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Progetto Grafico: Laboratorio Grafica&Immagini - INGV Roma

Progetto Editoriale e Impaginazione: Barbara Angioni e Francesca Di Stefano - Laboratorio Grafica&Immagini INGV Roma

© 2004 INGV Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Via di Vigna Murata, 605 – 00143 Roma Tel. 06/518601 Fax 06/5041181 http://www.ingv.it

Indice

Guida alla lettura del documento ................................................................................................ VII

Premessa .................................................................................................................................................... IX

Presentazione e Inquadramento del Piano Triennale 2004-2006 ........................... XIII

I. L’attuale assetto dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ............................................................. XIII

II. Processo costitutivo dell’INGV ...................................................................................................................... XV

III. Gli organi dell’INGV ...................................................................................................................................... XV

IV. Gli obiettivi dell’INGV per il triennio 2004 - 2006 ......................................................................................... XVII

V. Risorse finanziarie disponibili ........................................................................................................................ XVIII

VI. La realtà operativa dell’INGV ....................................................................................................................... XIX

VII. Risorse umane necessarie per la realizzazione delle attività ..................................................................... XXIII

1. Dotazione organica vigente ................................................................................................................ XXIII

2. Situazione del personale in servizio al 31 dicembre 2003 ................................................................ XXIII

3. Costo del personale per tipologia al 31 dicembre 2003 .................................................................... XXV

4. Programmazione triennale del fabbisogno di personale .................................................................... XXVI

VIII. Fabbisogno Finanziari ................................................................................................................................ XXVIII

IX. Metodologie adottate per la valutazione delle attività di ricerca .................................................................. XXIX

Obiettivo Generale 1: Sviluppo dei sistemi di osservazione

Contenuti scientifici ........................................................................................................................................ 3

Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento ..................................................................... 3

1.1. Metodologie di sorveglianza sismologica ................................................................................................... 51.2. Metodologie geofisiche per la sorveglianza e lo studio delle aree vulcaniche attive ................................. 131.3. Geomagnetismo e Aeronomia .................................................................................................................... 241.4. Geofisica Ambientale ...................................................................................................................................... 271.5. Metodologie geochimiche .............................................................................................................................. 301.6. Sistemi osservativi geodetici ......................................................................................................................... 331.7. Telerilevamento .............................................................................................................................................. 361.8. Rete sottomarina multidisciplinare integrata .................................................................................................. 401.9. Reti informatiche e GRID ................................................................................................................................ 43

Obiettivo Generale 2: Attività sperimentali e Laboratori

Contenuti scientifici .............................................................................................................................................. 47Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento ........................................................................ 47

2.1. Laboratorio per le metodologie geologiche innovative ................................................................................. 492.2. Laboratorio di Paleomagnetismo ................................................................................................................... 572.3. Laboratori di chimica e fisica delle rocce ....................................................................................................... 592.4. Laboratori di Geochimica dei Fluidi ................................................................................................................ 622.5. Laboratorio di storia dei fenomeni naturali ..................................................................................................... 64

Obiettivo Generale 3: Studiare e capire il Sistema Terra

Contenuti scientifici ............................................................................................................................................. 71Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento ..................................................................... 71

A -Struttura e dinamica dell’interno della Terra ........................................................................................... 733.A.1. Sismologia ................................................................................................................................... 733.A.2. Geodinamica e Geomagnetismo ............................................................................................... 78

V

Piano Triennale di Attività 2004 - 2006

3.A.3. Fisica del Vulcanismo ............................................................................................................... 85B - Scienze dell’Atmosfera, del Clima e dell‘Ambiente ............................................................................ 92

3.B.1. Dinamica del Clima e dell’Oceano e sviluppo di modelli numerici ........................................... 923.B.2. Glaciologia, Paleoclima e Magnetismo ambientale .................................................................. 943.B.3. Fisica della magnetosfera, fisica dell’alta atmosfera e meteorologia spaziale ......................... 97

C - Calcolo Scientifico Avanzato ................................................................................................................... 100

Obiettivo Generale 4: Comprendere e affrontare i rischi naturali

Contenuti scientifici ........................................................................................................................................ 105Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento ..................................................................... 105

4.1. Pericolosità e Rischio Sismico ................................................................................................................... 1074.2. Pericolosità e Rischio Vulcanico ................................................................................................................. 1124.3. Rischio da Fattori Ambientali ...................................................................................................................... 116

Obiettivo Generale 5: L’Impegno verso le Istituzioni e la Società

Contenuti scientifici ........................................................................................................................................ 121Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento ..................................................................... 121

A - Banche dati ................................................................................................................................................ 1235.A.1. Sismologia ................................................................................................................................. 1235.A.2. Vulcanologia .............................................................................................................................. 1275.A.3. Atmosfera, Clima e Ambiente .................................................................................................... 129

B - Consulenza scientifica ............................................................................................................................. 1325.B.1. Organismi nazionali ................................................................................................................... 1325.B.2. Trattati internazionali .................................................................................................................. 135

C - Formazione e Informazione .................................................................................................................... 137

5.C.1. Musei, biblioteche e attività editoriale ....................................................................................... 1375.C.2. Sistema informativo sul Web ..................................................................................................... 1415.C.3. Attività per scuole, università e formazione superiore .............................................................. 142

Tabelle riepilogative degli Obiettivi da conseguire nel Triennio ............................. 147

Stato di attuazione delle Attività relativamente al 2003 ................................................ 163

Pubblicazioni principali 2002 - 2003.......................................................................................... 183

VI

Guida alla lettura del documento

Guida alla lettura del documento

In linea con il Piano Triennale della ricerca e con i programmi dell’Unione Europea, il Piano Triennale 2004-2006 dell’INGV qui presentato recepisce appieno la Circolare del 21 novembre 2003 (Prot. 1117) relativa a “Fondo ordinario per gli enti e le istituzioni di ricerca finanziati dal MURST – esercizio finanziario 2004”. In particolare, esso recepisce pienamente anche la terminologia indicata da detta Circolare. Il Piano si presenta completamente rinnovato nella forma e nella sostanza; la nuova struttura riflette un punto di arrivo nel processo di transizione che ha portato l’Istituto Nazionale di Geofisica, l’Osservatorio Vesuviano e diversi istituti del CNR a confluire nel nuovo Ente alla fine del 2000.

Il documento si articola come segue:

1) una sezione di Presentazione e Inquadramento che descrive i fatti salienti della vita operativa e normativa dell’Ente nel triennio 2004-2006;

2) il corpo centrale del Piano Triennale, che descrive con un certo dettaglio e con ampio supporto iconografico le diverse attività che verranno svolte nel triennio;

3) una serie di tabelle che sviluppano i raccordi tra attività, progetti e strutture dell’Ente nei diversi settori disciplinari, con proiezioni di impegni in mesi/persona per il 2004;

4) una descrizione sintetica sullo stato di attività relativa al 2003; 5) una bibliografia dei principali lavori scientifici pubblicati nel 2002 - 2003.

Nei Piani Triennali successivi verranno aggiornate la prima, la terza e la quarta parte del documento, oltre naturalmente alla bibliografia generale, mentre il corpo centrale verrà completamente aggiornato ogni tre anni. Al suo posto verrà invece introdotta una sezione con funzione di raccordo tra lo stato di attuazione delle attività per l’anno precedente e le previsioni per l’anno successivo, articolata lungo le diverse linee di azione dell’Ente.

Le attività dell’INGV vengono descritte con riferimento a quattro diverse categorie: gli Obiettivi Generali, gli Obiettivi Specifici, le Grandi Attività Istituzionali e i Progetti.

Gli Obiettivi Generali rappresentano i temi portanti dell’attività dell’Ente e coincidono con gli Obiettivi Generali nell’acce-zione comunemente usata dal MIUR. Al raggiungimento di questi grandi obiettivi concorrono tutte le strutture scientifiche, tecniche e amministrative dell’Ente. ll Piano Triennale 2004-2006 individua cinque di tali Obiettivi Generali, i cui contenuti sono ben riassunti dai titoli che gli sono stati assegnati: lo Sviluppo dei sistemi di osservazione, le Attività sperimentali e Laboratori, Studiare e capire il Sistema Terra, Comprendere e affrontare i rischi naturali, e infine L’Impegno verso le Istituzioni e verso la Società.

Gli Obiettivi Specifici rendono conto della ricchezza e diversità delle attività e degli ambiti disciplinari che caratterizzano l’INGV e coincidono con gli Obiettivi Specifici nell’accezione comunemente usata dal MIUR. Al raggiungimento concreto di questi obiettivi concorrono di volta in volta una o più delle strutture dell’INGV, spesso in regime di scambio e collaborazione con strutture esterne all’Ente. ll Piano Triennale 2004-2006 individua 23 di tali Obiettivi Specifici.

Le Grandi Attività Istituzionali vengono individuate all’interno degli Obiettivi Specifici per meglio caratterizzare lo sviluppo temporale di una specifica linea di azione dell’Ente individuando allo stesso tempo le strutture che vi partecipano. Le Attività Istituzionali soddisfano i numerosi compiti statutari dell’Ente come riassunti nella sua legge istitutiva e vengono realizzate con fondi specificamente assegnati all’Ente per tali compiti. In molti casi le Attività Istituzionali coincidono o si sovrappongono parzialmente per identità di scopi con i Progetti descritti nel punto successivo.

I Progetti, anch’essi individuati all’interno degli Obiettivi Specifici, esprimono la ricchezza culturale e la capacità dell’Ente nell’ottenere, in regime competititvo, i finanziamenti necessari a svolgere attività scientifiche innovative, non solo a scala nazionale ma soprattutto a scala globale. I Progetti vengono generalmente svolti secondo il meccanismo del cofinanziamento e vedono la partecipazione di numerose strutture dell’Ente a fianco di partner istituzionali italiani o di corrispondenti scientifici italiani e stranieri.

VII

Premessa

Premessa

Pur presentando forti elementi di continuità con il precedente, il secondo Piano Triennale del rinnovato INGV, riferito

agli anni 2004-2006, introduce nuovi importanti caratteri che integrano e rafforzano il campo d’azione dell’Istituto, renden

dolo ancora più efficace per lo sviluppo e la sicurezza del Paese.

La sorveglianza sismica e la sorveglianza vulcanologica del territorio nazionale rimangono un asse portante dell’INGV.

Il Piano prevede un notevole rafforzamento di queste attività, da conseguire attraverso la modernizzazione delle stazioni

e l’ampliamento delle reti di sorveglianza. Tale ampliamento avverrà sia in senso geografico, attraverso una copertura più

uniforme del territorio estesa anche ai fondali marini, sia in senso qualitativo, allargando il ventaglio dei parametri misu

rati a fattori chimici e magnetici. Il miglioramento del monitoraggio dei vulcani e delle zone sismicamente attive è un fon

damentale obiettivo dell’INGV, che nel prossimo triennio porrà speciale attenzione nello sviluppo dei sistemi di sorveglian

za in real-time, utilizzando tecnologie informatiche di frontiera potendo così garantire risposte sempre più tempestive e

accurate.

Il Piano Triennale accoglie gli enormi progressi tecnologici nell’informatica e nelle comunicazioni registrati negli ultimi

anni e basa su tali progressi molti dei suoi progetti di ricerca, portando implicitamente a compimento il concetto di Grid-

INGV proposto nel piano precedente.

Il Piano amplia il concetto di “Laboratorio”, inteso come una particolare concentrazione di attività sperimentali all’a-

vanguardia che serva da riferimento per tutto l’INGV ma anche per il resto della comunità scientifica nazionale. Il

Laboratorio diviene nel presente Piano Triennale un concetto dinamico, volendo indicare a seconda dei casi sia il classi

co luogo creato per ospitare macchinari ed apparecchiature, sia una “rete” di risorse umane e strumentali; una rete che,

a differenza dei sistemi di osservazione permanenti, opera anche in maniera non sistematica ma viene attivata su parti

colari temi di ricerca o problemi applicativi e solo quando le esigenze operative o strettamente scientifiche lo richiedano.

Ricercatori e tecnici che lavorano in stretta coordinazione sia per sfruttare al meglio le nuove conoscenze e tecnologie,

sia per sviluppare nuovi settori di ricerca.

Il Piano Triennale si basa sulla definizione del pianeta Terra come l’insieme complesso di una parte solida e di una

parte fluida. A questo insieme viene riconosciuto un carattere unitario dal nucleo alla magnetosfera, che avvolge il piane

ta fino a una distanza di diversi raggi terrestri. Viene così raccolta l’esigenza di creare attività di ricerca sempre più inter

disciplinari e che studino sempre meglio la dinamica delle interazioni tra le diverse componenti del nostro pianeta, sia

nella sua parte solida che nelle sue parti fluide: l’atmosfera e gli oceani. Le linee di ricerca e l’organizzazione dell’INGV

riflettono quindi la necessità di uscire dagli schemi tradizionali e di utilizzare le competenze esistenti in maniera più com

pleta. La grande esperienza operativa dell’INGV può ad esempio essere utilmente trasferita nello sviluppo di sistemi spe

rimentali per le previsioni marine nell’ambito dell’oceanografia operativa, nelle tecniche di frontiera per la valutazione del

rischio sismico e vulcanico, nelle innovative attività di previsione dello space weather. Le grandi questioni poste dal nostro

pianeta spingono oggi verso una sempre maggiore integrazione delle conoscenze progressivamente acquisite. I proble

mi planetari che abbiamo di fronte, come la previsione dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche, la riduzione dei rischi con

nessi a queste fenomenologie e in generale a tutti i fenomeni geologici, lo studio dei mutamenti climatici e della disponi

bilità delle risorse idriche, spingono l’INGV verso lo sviluppo di un ampio ventaglio di competenze che consentano di

affrontare in modo efficace la grande sfida della sopravvivenza sostenibile dell’uomo sulla Terra. Non è un caso quindi

che l’INGV sia attivamente impegnato anche in Antartide dove, più rapidamente che in qualunque altra zona del pianeta,

emergono cambiamenti che sono la spia di una modifica in atto negli equilibri globali.

IX

Presentazione e Inquadramento del Piano Triennale

Introduzione

I. L’attuale assetto dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia

L’attuale assetto dell’INGV è frutto del progressivo consolidamento della riorganizzazione degli enti scientifici nata con il decreto legislativo del 29 settembre 1999, n. 381. Con tale Decreto il Governo ha dato vita al nuovo Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) “... come Ente di ricerca non strumentale, nel quale confluiscono l’Istituto Nazionale di Geofisica (ING), l’Osservatorio Vesuviano (OV), nonché i seguenti istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR): a) Istituto Internazionale di Vulcanologia di Catania (IIV); b) Istituto di Geochimica dei Fluidi di Palermo (IGF); c) Istituto di Ricerca sul Rischio Sismico di Milano (IRRS).”

Il nuovo Ente raccoglie, integra e valorizza le competenze e le risorse intellettuali e materiali dell’Istituto Nazionale di Geofisica, Ente fondato da Guglielmo Marconi nel 1936 e noto alla comunità scientifica e civile per essere la “sentinella” dei terremoti che avvengono in Italia, e di diverse altre non meno “blasonate” istituzioni pubbliche di ricerca operanti in campo geofisico; tra queste spicca l’Osservatorio Vesuviano, che dal 1845 svolge ricerca fondamentale su uno dei vulcani più pericolosi dell’intero pianeta.

Oltre alle attività istituzionali caratteristiche degli enti di provenienza, tra cui ricordiamo la gestione della Rete Sismica Nazionale Centralizzata che in quasi due decenni di attività ininterrotta (fu costituita all’indomani del disastroso terremoto dell’Irpinia del 1980) ha registrato molte decine di migliaia di terremoti, al nuovo Ente sono stati inoltre affidati altri importanti compiti di grande rilevanza sociale nel campo della prevenzione delle calamità naturali. Tra questi compiti rientrano la gestione del sistema ex-Poseidon, una rete di sorveglianza della sismicità e dell’attività vulcanica della Sicilia orientale, e il coordinamento delle attività del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti (GNDT) e del Gruppo Nazionale di Vulcanologia (GNV). Questi ultimi sono organi costituitisi nell’ultimo decennio presso il CNR attraverso l’ag-gregazione di unità di ricerca composte da operatori provenienti da università ed enti pubblici o privati di ricerca e da esperti della materia, con finanziamenti interamente garantiti dalla Protezione Civile per ricerche riguardanti la prevenzione degli effetti dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche. Nel nuovo Ente, inoltre, alle tradizionali attività geofisiche sviluppate dall’ING nei settori del geomagnetismo, dell’aeronomia e della geofisica ambientale, si sono aggiunti studi sulle modificazioni del clima e attività di caratterizzazione ambientale anche in ambito marino.

Con la nascita del nuovo Ente viene quindi pienamente recepito lo spirito della legge del 15 marzo 1997, n. 59, attraverso la quale il governo italiano ha ricevuto dal Parlamento una delega per il riordino delle attività di ricerca scientifica e tecnologica. Nelle intenzioni del legislatore tale delega avrebbe dovuto promuovere la soppressione con contemporaneo accorpamento di enti di ricerca con finalità omologhe o complementari, al fine di eliminare la duplicazione di risorse rivolte ai medesimi obiettivi; garantire il più razionale utilizzo delle risorse umane e degli impianti tecnologici esistenti, attraverso un aumento della mobilità e un miglioramento nella programmazione delle attività; e ancora, aumentare il grado di autonomia ed efficienza delle strutture scientifiche, rendendo più agevoli consorzi e accordi di programma e favorendo la comunicazione tra realtà operative “di eccellenza”. Nel settore delle ricerche in campo geofisico, sismologico e vulcano-logico quest’opera di riordino ha portato appunto alla creazione dell’INGV, che nasce come uno dei più grandi raggruppamenti di ricerca geofisica di tutta Europa e forse del mondo. Il nuovo Istituto può contare oggi su una struttura articolata su tutto il territorio nazionale, che raggruppa in un sistema coordinato e integrato 639 dipendenti (di cui 334 tra ricercatori e tecnologi).

Il potenziale di ricerca complessivo della nuova struttura è ulteriormente e fortemente accresciuto da studenti di dottorato, assegnisti, borsisti e incaricati di ricerca impegnati presso le diverse sedi dell’INGV, per un totale di 106 unità.

Questo potenziale è tuttavia insufficiente per l’assolvimento dei compiti assegnati al nuovo Ente; si pensi ad esempio alla necessità di monitoraggio e sorveglianza della sismicità estesa a quasi tutto il nostro territorio nazionale e alle numerose situazioni di rischio vulcanico (Etna, Pantelleria, Stromboli, Panarea, Lipari, Vulcano, Campi Flegrei, Vesuvio, Ischia).

Per quanto riguarda le attività più propriamente di ricerca, l’Istituto è impegnato nello sviluppo di numerosi programmi di ricerca avanzata come potrà risultare dall’analisi del presente Piano Triennale, anche in collaborazione con i più sviluppati Centri di ricerca scientifica del Mondo.

Il progetto di integrazione delle diverse strutture che formano l’INGV è stato incoraggiato dal fatto che esse sono caratterizzate da forti affinità sia sotto il profilo scientifico, ad esempio per quanto riguarda gli obiettivi scientifici di lungo termine e i canali di formazione dei ricercatori, sia sotto il profilo tecnologico, ad esempio nelle scelte che riguardano la strumentazione utilizzata e le reti di monitoraggio e sorveglianza. In ognuna delle strutture confluite convivono strettamente, anche se con proporzioni variabili, attività di ricerca di base e attività di prevenzione, in un meccanismo di supporto reciproco per cui le une promuovono lo sviluppo delle altre e viceversa. Un tipico esempio può essere rappresentato dalla osservazione sistematica e dall’analisi della sismicità nazionale attuale, che se da un lato consente di raffinare le localizzazioni epicentrali, con evidente beneficio per le analisi di pericolosità sismica, dall’altro fornisce dati sempre più accurati per l’indagine della litosfera e della sua evoluzione recente.

XIII

II. Processo costitutivo dell’INGV

Il processo di costituzione del nuovo Ente è passato attraverso diverse fasi di riorganizzazione, riassunte dallo sche-ma che segue:

• Con decreto legislativo 29/9/’99, n. 381 viene costituito l’INGV.• Con decreto del presidente del consiglio dei ministri del 17/3/’00 viene nominato il presidente dell’INGV.• Con decreto del ministro dell’università e della ricerca scientifica e tecnologica del 24/7/’00 viene nominato il comita-

to per la redazione dei regolamenti di organizzazione e funzionamento dell’INGV e di amministrazione, contabilità efinanza dell’INGV; il decreto viene notificato agli interessati in data 8/9/’00; il comitato ha quattro mesi di tempo adecorrere dalla predetta data per portare a termine il proprio compito, pena il commissariamento dell’Ente, dopo diche si trasformerà in consiglio direttivo dell’Ente.

• In data 26/9/’00 il comitato tiene la prima riunione e in data 12/12/’00 il comitato perviene all’approvazione degli sche-mi di regolamento; in data 14/12/’00 gli schemi stessi vengono trasmessi al MURST (oggi, MIUR).

• Con nota n. 579 del 20/12/’00 il Ministero comunica di approvare i predetti schemi di regolamento.• In data 20/12/’00 il comitato conclude i propri lavori con l’approvazione definitiva dei regolamenti e in data 21/12/’00

il presidente procede alla emanazione dei regolamenti; i relativi decreti vengono pubblicati sulla gazzetta ufficiale del5/1/’01, n. 4.

• In data 10/1/’01 alla presenza del ministro dell’università e della ricerca scientifica e tecnologica il comitato si insediain qualità di consiglio direttivo dell’Ente e l’INGV viene ufficialmente costituito.

• In data 18/1/’01 è stato nominato il Direttore generale (Decreto Pres. n. 1/01).• In data 18/1/’01 sono state costituite e strutture nelle quali si articola l’Ente (Delibera CD n. 1/01).• In data 16/2/’01 sono stati nominati i Direttori delle strutture (Delibera CD n. 3/01).• In data 19/4/’01 sono state definite le deleghe ai Direttori delle strutture (Delibera CD n. 5/01) e i Direttori delle Sezioni

di Milano, Palermo e Catania e dei Gruppi nazionali sono stati nominati Funzionari delegati (Delibera CD n. 12/01).• In data 19/4/’01 sono stati nominati il Collegio dei revisori dei Conti (Delibera CD n. 10/01) e il Comitato interno di valu-

tazione scientifica (Delibera CD n. 9/01); quest’ultimo Comitato è stato modificato in data 27/6/’01 (Delibera CD n.25/01).

• In data 23/5/’01 è stato nominato il Comitato di consulenza scientifica (Delibera CD n. 19/01).• In data 7/11/’01 è stato nominato il Collegio di valutazione e controllo strategico (Delibera CD n. 33/01).• In data 20/12/’01 sono state determinate le indennità spettanti al Presidente e ai componenti degli organi collegiali

(Delibera n. CD 40/01), salvo che per CIV.• In data 7/11/’01 è stato approvato il Regolamento del personale (Delibera CD n. 31/01).• In data 27/6/’01 è stato approvato il primo Piano triennale di attività (2001 - 2003) (Delibera CD n. 30/01).• In data 20/12/’01 è stato approvato il primo Progetto esecutivo annuale (2002) e il primo Bilancio di previsione (per

l’esercizio finanziario 2002) (Delibera CD n. 39/01).• In data 6/3/’02 sono stati costituiti i collegi di struttura nell’ambito dei Gruppi Nazionali (Delibera CD n. 4.2.1.02).• In data 28/3/’02 si è provveduto a riorganizzare la Sezione di Catania, nominandone il nuovo Direttore (Decreto Pres.

n. 40/02).• In data 22/5/’02 sono state determinate le indennità spettanti ai componenti del CIV (Delibera CD n. 4.3.2.02).• In data 22/5/’02 è stato riformulato il regolamento del personale sulla base delle osservazioni del MIUR (Delibera CD

n. 4.1.2.02).• In data 22/5/’02 è stato approvato il primo Conto consuntivo (dell’esercizio finanziario ‘01) e il primo Rapporto sull’at-

tività svolta (nel 2001) (Delibera CD nn. 5.1.2.02/A e 5.1.2.02/C)• In data 5/6/’02 è stata definita la pianta organica “iniziale” dell’INGV (Delibera CD n. 6.3.3.02/A).• In data 24/7/’02 sono state determinate le indennità spettanti ai Direttori delle Sezioni (Decreto Pres. n. 148 bis/02).• In data 31/7/’02 sono state determinate le indennità spettanti ai responsabili delle unità funzionale e di progetto

(Delibera CD n. 6.8.4.02).• In data 31/7/’02 sono stati nominati: la Commissione del Fondo Assistenza al Personale, il Comitato per le Pari

Opportunità e i Rappresentanti dei lavoratori per la Sicurezza (Delibere CD nn. 6.6.4.02, 6.7.4.02 e 6.5.4.02).

Da quanto sopra sinteticamente riepilogato si evince come gli adempimenti necessari per la piena attuazione deldecreto costitutivo, e quindi, per l’entrata in funzione del nuovo Ente, si sono protratti fino all’estate del 2002. Solo allorasi è finalmente conclusa la lunga fase di passaggio dai precedenti ordinamenti al nuovo unitario assetto ordinamentale.

Il processo di fusione delle diverse realtà confluite nell’INGV è risultato, in effetti, lungo e complesso; i responsabilidell’Istituto sono stati chiamati a modificare sensibilmente i criteri di gestione del personale e delle risorse adeguandosigradualmente al mutato quadro procedurale, nonché la provenienza da strutture anche notevolmente diverse (l’ING, ilCNR, l’Osservatorio Vesuviano come Ente di derivazione universitaria, la struttura gestionale del Sistema “POSEIDON”di emanazione ministeriale), non ha mancato di produrre effetti anche traumatici. Non ha giovato alla razionalizzazionedel processo, inoltre, il fatto che la gran parte dei relativi carichi di lavoro è gravata sulla struttura amministrativa dell’ex-ING che non si è avuto modo di potenziare adeguatamente.

Le difficoltà sono apparse particolarmente evidenti quando si è trattato di uniformare il trattamento giuridico ed eco-nomico di unità di personale provenienti dal comparto - università (OV), da situazioni di lavoro interinale (Sistema “POSEI-DON”) ovvero dal medesimo comparto - ricerca, ma con trattamenti accessori e dinamiche di carriera sensibilmente diver-si (CNR e ING). Tali difficoltà, infine, sono state acuite dall’anomalo ritardo registrato nel rinnovo dei contratti collettivi dilavoro per il quadriennio 1998 - 2001.


XIV

III. Gli organi dell’INGV

Con l’adozione dei provvedimenti elencati nel paragrafo precedente si è definito, tra l’altro, il quadro degli organidell’Istituto previsti dal Decreto legislativo n. 381/’99 e dal Regolamento di organizzazione e funzionamento.

Allo stato attuale, l’organigramma è il seguente.

Organi di Indirizzo

Presidente- prof. Enzo Boschi

Consiglio Direttivo- prof. Enzo Boschi, presidente- prof. Edoardo Del Pezzo, geofisico straordinario dell’INGV - designato dagli Organi direttivi di OV, IIV, IGF, sistema

Poseidon- prof. Stefano Gresta, professore associato di geofisica della terra solida UNI-CT - designato dal Ministro degli Interni- dott. Antonio Meloni, dirigente di ricerca INGV - designato dagli Organi direttivi di ING e IRRS- dott. Antonio Navarra, dirigente di ricerca INGV - nominato dal MIUR- dott. Raffaele Pignone, responsabile ufficio geologico regione Emilia Romagna - nominato dalla Conferenza Stato-

Regioni- prof. Renato Sparacio, ordinario di scienza delle costruzioni UNI-NA (Federico II) - nominato dal MIUR

Organi Consultivi

Comitato di Consulenza Scientifica- prof. Enzo Boschi, presidente- dott. Giovanni Chiodini, dirigente di ricerca dell’INGV (Sezione di Napoli - Osservatorio vesuviano)- dott. Angelo De Santis, dirigente di ricerca dell’INGV (Sezione di Roma 2)- dott. Gianluca Valensise, dirigente di ricerca dell’INGV (Sezione di Roma 1)- prof.ssa Lucia Civetta, ordinario nell’Università degli Studi di Napoli “Federico II”- prof. Mauro Rosi, associato presso l’Università degli Studi di Pisa- prof. Aldo Zollo, ordinario presso l’Università degli Studi di Napoli “Federico II”

Organi della Gestione

Direttore generale- dott. Cesidio Lippa

Collegio di Istituto- prof. Enzo Boschi, presidente- dott. Cesidio Lippa, direttore generale- dott. Tullio Pepe, direttore amministrativo- dott. Massimo Cocco, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione Roma 1- dott. Bruno Zolesi, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione Roma 2- dott. Alessandro Amato, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore del Centro Nazionale Terremoti - Roma- dott. Giovanni Macedonio, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione di Napoli - Osservatorio Vesuviano- dott. Alessandro Bonaccorso, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione di Catania- dott. Rocco Favara, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione di Palermo- dott. Massimiliano Stucchi, dirigente di ricerca dell’INGV, direttore della Sezione di Milano- prof. Claudio Eva, ordinario di Fisica Terrestre, Docente di Sismologia dell’Università di Genova - direttore del Gruppo

Nazionale per la Difesa dai Terremoti (GNDT)- prof. Paolo Gasparini, ordinario di Fisica della terra solida dell’Università di Napoli “Federico II” - direttore del Gruppo

Nazionale per la Vulcanologia (GNV)

Organi di Controllo

Collegio dei Revisori di Conti- dott. Giorgio Valbonesi, dirigente del Ministero dell’Economia e delle Finanze, designato dal Ministero stesso, presi-

dente- dott.ssa Ida Mercuri, dirigente del MIUR, designata dal MIUR, membro effettivo- dott. Antonio Valeo, dirigente del MIUR, designato dal MIUR, membro effettivo- dott. Luciano Criscuoli, direttore generale del MIUR, designato dall’INGV, membro effettivo- dott. Sergio Pasquantonio, consulente aziendale, designato dall’INGV, membro effettivo- rag. Alberto Paesano, direttore amministrativo contabile del Ministero del Ministero dell’Economia e delle Finanze,

designato dal Ministero stesso, membro supplente del dott. Valbonesi


XV

- dott.ssa Patrizia Scarchilli, funzionario del MIUR, designato dal MIUR, membro supplente della dott.ssa Mercuri e deldott. Valeo

- dott.ssa Giulietta Iorio, funzionario del MIUR, designata dall’INGV, membro supplente del dott. Criscuoli e del dott.Pasquantonio

Comitato interno di valutazione scientifica- prof. Adam M. Dziewonski della Harvard University - Dept. Earth & Planetary Sciences (coordinatore)- prof. Michele Dragoni dell’Università degli Studi di Bologna - dipartimento di Fisica - settore geofisica- prof. Reinhart Leitinger della Universitat Graz - Institute fur Meteorologie und Geophysik- dott. Claudio Battistoni, Dirigente di Ricerca del CNR- dott. Vincenzo Lo Moro, Dirigente di Ricerca dell’ISTAT

Collegio di valutazione e controllo strategico- dott. Giuseppe Cossari, Dirigente del MIUR, con funzioni di Presidente- dott. Olimpio Cianfarani, Dirigente tecnologo dell’ISTAT- dott. Luciano Lucchetti, Funzionario del MIUR


XVI

IV. Gli obiettivi dell’INGV per il triennio 2004 - 2006

Nella seduta del 30/9/’03 il Consiglio Direttivo, sentito il Collegio di Istituto, ha definito gli obiettivi programmatici gene-rali del triennio di riferimento (2004 - 2006). Quindi, sentiti il Direttore Generale e il Direttore Amministrativo, ha preso attodell’indicazione delle risorse in linea di massima disponibili, ed ha identificato di conseguenza dei temi riassumibili con iseguenti cinque Obiettivi Generali, a loro volta suddivisi in ventitre Obiettivi Specifici. Questo schema di Obiettivi è statosuccessivamente utilizzato per la elaborazione del presente Piano Triennale.

1. Sviluppo dei sistemi di osservazione

1a. Metodologie di sorveglianza sismologica1b. Metodologie geofisiche per la sorveglianza e lo studio delle aree vulcaniche attive1c. Geomagnetismo e Aeronomia1d. Geofisica ambientale1e. Metodologie geochimiche1f. Sistemi osservativi geodetici1g. Telerilevamento1h. Rete sottomarina multidisciplinare integrata1i. Reti informatiche e GRID

2. Attività sperimentali e Laboratori

2a. Laboratorio per le metodologie geologiche innovative2b. Laboratorio di Paleomagnetismo2c. Laboratorio di chimica e fisica delle rocce2d. Laboratori di Geochimica dei Fluidi2e. Laboratorio di storia dei fenomeni naturali

3. Studiare e capire il Sistema Terra

3a. Struttura e dinamica dell’Interno della Terra3b. Scienze dell’Atmosfera, del Clima e dell’Ambiente3c. Calcolo scientifico avanzato

4. Comprendere e affrontare i rischi naturali

4a. Pericolosità e Rischio sismico4b. Pericolosità e Rischio vulcanico4c. Rischio da Fattori ambientali

5. Impegno verso le Istituzioni e la Società

5a. Banche dati5b. Consulenza scientifica5c. Formazione e Informazione


XVII

V. Risorse finanziarie disponibili

Entrate statali (Fondi ordinari)

Le risorse finanziarie ordinarie in linea di massima disponibili per l'esercizio finanziario 2004 (e, con variazioni mini-me, anche per ciascuno dei due esercizi successivi) dovrebbero ammontare a € 50.912.968,00 così ripartiti:

• dal MIUR (ripartizione del c.d. "Fondone"): € 24.657.000,00• dal MIUR (contributo ex legge c.d. "Colfiorito"): € 1.291.142,00• dal MIUR (contributo ex OV): 3.387.916,00• dal Dipartimento della Protezione Civile (I annualità della Convenzione 2004 - 2006 tuttora in corso di perfezionamen-

to): € 18.000.000,00• dalla Regione Sicilia (I annualità dell'Accordo di programma 2004 - 2006 tuttora in corso di perfezionamento):

€ 3.000.000,00• dal Ministero dell'Economia e delle Finanze: € 576.910,00 (contributo per maggiori oneri di personale ex DPR

31/7/'03).

A tali contributi erariali va aggiunta la somma di € 1.754.908,00 pari alla quota parte dei finanziamenti interni finaliz-zata alla copertura delle spese del personale assunto con contratto a tempo determinato ex art. 23 DPR n. 171/'91, perun totale di € 52.667.876,00.

Entrate proprie (Fondi esterni)

Nel corso del 2003, l'INGV ha gestito fondi esterni per complessivi € 22.815.817,79, così ripartiti (dati al 1/11/'03):

• per contratti di ricerca con il CNR: € 19.967,55• per contratti di ricerca con l'ASI: € 616.755,40• per programmi di ricerca MIUR: € 11.569.574,05• per Progetto "SISMOS": € 2.203.638,18• per PNRA: € 606.285,74• per accordi di programma Min. Ambiente: € 1.850.267,27• per contratti di ricerca Min. Politiche agricole: € 34.706,99• per convenzioni con Min. Difesa: € 12.911,42• per cooperazioni scientifiche Min. Esteri: € 40.507,26• per convenzioni con Regioni ed Enti locali: € 167.876,25• per cofinanziamenti MIUR: € 877.452,42• per convenzioni con Università: € 5.161,47• per contratti UE: € 4.425.629,85• per servizi scientifici a terzi: € 385.083,94

• per un totale di: € 22.815.817,79

È ragionevole, pertanto, prevedere che nel prossimo triennio, per ciascun anno, alle risorse ordinarie sarà possibilesommare entrate da contratti attivi per circa € 23.000.000,00 (€ 52.000.000,00 + € 23.000.000,00 = circa € 75.000.000,00di risorse finanziarie annualmente disponibili).


XVIII

VI. La realtà operativa dell’INGV

L’INGV si articola nelle seguenti Strutture (Delibera CD n. 1/’01 del 18/1/’01):

• Amministrazione Centrale• Centro Nazionale Terremoti• Sezione di Roma 1• Sezione di Roma 2• Sezione di Napoli - Osservatorio Vesuviano• Sezione di Milano• Sezione di Catania• Sezione di Palermo

A tali strutture si aggiungono il Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti e il Gruppo Nazionale per la Vulcanologia.

Oltre che presso le sedi proprie delle Strutture, le attività si svolgono presso le seguenti sedi distaccate:

• Rocca di Papa (personale afferente all’Amministrazione centrale)• L’Aquila (personale afferente alla Sezione di Roma 2)• Gibilmanna - PA (personale afferente al CNT)• Pisa (personale afferente a più Strutture)• Arezzo (personale afferente alla Sezione di Roma 1)• Bologna (personale afferente a più Strutture)• Lipari (personale afferente alla Sezione di Catania)• Grottaminarda - AV (personale afferente al CNT, nell’ambito del Progetto “PROSIS” finanziato dal MIUR)• Portovenere - SP (personale afferente alla Sezione di Roma 2)

Infine, alcune unità di personale prestano servizio presso la Presidenza del Consiglio dei Ministri, il MIUR, la RegioneMarche, e le Università di Genova, Siena e “Federico II” di Napoli.

Segue il dettaglio dell’organizzazione interna e consistenza delle Strutture INGV.


XIX

AMMINISTRAZIONE CENTRALEDirettore: Dott. Tullio PEPE, Dirigente di seconda fascia, con funzioni di Direttore amministrativo (art. 23, comma 2,del Regolamento di organizzazione e funzionamento)

Uffici:Ufficio I - Affari generali e OrdinamentoUfficio II - Affari del personaleUfficio III - Trattamento giuridico ed economico del personaleUfficio IV - Emolumenti e adempimenti del sostituto d’impostaUfficio V - Gestione della spesa e scritture patrimonialiUfficio VI - Bilancio e scritture contabiliUfficio VII - Fatturazione e adempimenti fiscaliUfficio VIII - Servizi generaliNei predetti uffici sono collocati, oltre ai servizi amministrativi in senso stretto, le Segreterie tecnico - amministrativedei Gruppi nazionali (GNV e GNDT), la Segreteria particolare della Presidenza, l’Ufficio tecnico e SPP e i tutti i servizia carattere generali.

Unità funzionali:UF CED e Reti informatiche (Resp.: Dott. Quintilio TACCETTI, Dirigente di ricerca)UF Cultura scientifica (Resp. - a interim -: Dott. Tullio PEPE)Nelle predette UUFF sono collocati i servizi informatici generali, il Servizio Biblioteca e Pubblicazioni e il Laboratoriografico.

Personale in servizio: n. 75 unità

Budget 2003: il Budget di AC è ricompreso nelle spese centralizzate


XX

SEZIONE DI ROMA 2 – “GEOMAGNETISMO, AERONOMIA E GEOFISICA AMBIENTALE”Direttore: Dott. Bruno ZOLESI, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Geomagnetismo (Resp. Dott. Angelo DE SANTIS)UF Fisica dell’Alta Atmosfera (Resp. Dott.ssa Giorgiana DE FRANCESCHI)UF Laboratorio di Paleomagnetismo (Resp. Dott. Leonardo SAGNOTTI)UF Laboratorio di Geofisica Ambientale (Resp. Dott. Cesidio BIANCHI)UF Ricerche Interdisciplinari Geomarine - “RIDGE” (Resp. Dott. Paolo FAVALI)UF Climatologia Dinamica - Bologna(Resp. Dott.ssa Simona MASINA)UF Osservatorio Geofisico de L’Aquila (Resp. Dott. Paolo PALANGIO)


Budget 2003: € 837.790,00

SEZIONE DI ROMA 1 - “SISMOLOGIA E TETTONOFISICA”Direttore: Dott. Massimo COCCO, Dirigente di ricercaUnità funzionali e di progetto:UF Dinamica e Reologia dell’Interno della Terra (Resp. Dott. Antonio PIERSANTI)UF Sismicità e Sismotettonica (Resp. Dott.ssa Paola MONTONE)UF Tettonica Attiva e Strutture Sismogenetiche - (Resp. Dott. Gianluca VALENSISE)UF Effetti dei Terremoti e Modelli di Scuotimento (Resp. Dott. Antonio ROVELLI)UF Sismologia globale (Resp. Dott. Andrea MORELLI)UF Sismologia Quantitativa (Resp. Dott. Nicola Alessandro PINO)UF Modellistica Fisica e Pericolosità dei Processi Vulcanici - Pisa (Resp. Dott.ssa Antonella BERTAGNINI)UF Laboratorio Nuove Tecnologie (Resp. Dott. Giovanni ROMEO)UP Pericolosità sismica (Resp. Dott. Luca MALAGNINI)


Budget 2003: € 1.075.919,00

CENTRO NAZIONALE TERREMOTIDirettore: Dott. Alessandro AMATO, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Laboratorio di Sismologia Sperimentale (Resp. Dott: Marco CATTANEO)UF Sismicità e Struttura dell’Area Mediterranea (Resp. Dott. Salvatore MAZZA)UF Laboratorio di Geodesia e Telerilevamento (Resp. Dott.ssa Maria Fabrizia BUONGIORNO)UF Sismologia, Sismotettonica e Struttura della Litosfera (Resp. Dott. Claudio CHIARABBA)UF Sismogrammi storici - “SISMOS” (Resp. - a interim -: Dott. Alessandro AMATO)UF Centro Dati e Informazione sui Terremoti (Resp. Dott. Massimo Di BONA)


Budget 2003: € 3.160.765,00


XXI

SEZIONE DI MILANO - “SISMOLOGIA APPLICATA”Direttore: Dott. Massimiliano STUCCHI, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Sismologia Storica e Pericolosità Sismica (Resp. Dott.ssa Paola ALBINI)UF Sistemi Informativi e Infrastruttura Telematica (Resp. Dott. Fabrizio MERONI)UF Sismologia Strumentale (Resp. Dott. Paolo AUGLIERA)UF Macrosismologia ed Educazione al Territorio - Bologna (Resp. Dott. Romano CAMASSI)UF Scenari di Scuotimento Sismico (Resp. Dott. Gaetano ZONNO)


Budget 2003: € 410.824,00

SEZIONE DI NAPOLI - “OSSERVATORIO VESUVIANO”Direttore: Dott. Giovanni MACEDONIO, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Centro di Monitoraggio e Acquisizione Dati (Resp. Dott. Marcello MARTINI)UF Fisica del Vulcanismo (Resp. Dott. Giuseppe DE NATALE)UF Geochimica dei Fluidi (Resp. Dott. Giovanni CHIODINI)UF Geodesia (Resp. Dott. Folco PINGUE)UF Sismologia, Sismotettonica e Struttura Crostale (Resp. Prof. Edoardo DEL PEZZO)UF Vulcanologia e Petrografia (Resp. Prof. Giovanni ORSI)UP Centro di Ingegneria Sismica e Sismologia Applicata - “SISSA” (Resp. Dott. Giovanni IANNACCONE)Servizi amministrativi (Resp. Dott. Giuseppe PATRIZI)Nei predetti servizi amministrativi sono collocati, oltre agli uffici amministrativi in senso stretto, la segreteria delDirettore di Sezione, l’ufficio tecnico, i servizi generali e le biblioteche.

Personale in servizio: n. 117 unitàSi ricorda che presso la Sezione di Napoli - OV convivono dipendenti afferenti al Comparto EPR, al CompartoUniversità e al ruolo speciale a esaurimento dei geofisici (art. 6, commi 7 e 8, D. Lgs. n. 381/’99).

Budget 2003: € 6.031.000,00

SEZIONE DI CATANIADirettore: Dott. Alessandro BONACCORSO, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Sismologia (Resp. Dott. Domenico PATANÈ)UF Vulcanologia e Geochimica (Resp. Dott.ssa Sonia CALVARI)UF Deformazione, Geodesia e Geofisica - (Resp. Dott. Giuseppe PUGLISI)UF Sala Operativa (Resp. Ing. Danilo REITANO)


Budget 2003: € 2.495.302,00

SEZIONE DI PALERMO - “GEOCHIMICA”Direttore: Dott. Rocco FAVARA, Dirigente di ricercaUnità funzionali:UF Sorveglianza Geochimica delle Aree Vulcaniche Attive Italiane (Resp. Dott. Sergio GURRIERI)UF Laboratori Geochimici e Tecnologici (Resp. Dott. Salvatore INGUAGGIATO)UF Monitoraggio Geochimico delle Aree Sismiche Italiane (Resp. Dott. Francesco ITALIANO)


Budget 2003: € 1.213.707,00


XXII

GRUPPO NAZIONALE PER LA VULCANOLOGIADirettore: Prof. Paolo GASPARINI, Ordinario nell’Università degli Studi di Napoli “Federico II”

Budget 2003: € 351.191,00

GRUPPO NAZIONALE PER LA DIFESA DAI TERREMOTIDirettore: Prof. Claudio EVA, Ordinario nell’Università degli Studi di Genova

Budget 2003: € 258.229,00

VII. Risorse umane necessarie per la realizzazione delle attività

1. Dotazione organica vigente

L’attuale dotazione organica dell’INGV è di n. 617 posti di ruolo (a tempo indeterminato), così ripartiti per profili pro-

fessionale e per Strutture:

2. Situazione del personale in servizio al 31 dicembre 2003

Al 31 dicembre 2003 risultano in servizio n. 491 dipendenti a tempo indeterminato (di ruolo). Restano disponi-bili, dunque, n. 126 posti. Poiché n. 5 posti stanno per essere coperti, le vacanze effettive rispetto alla dotazioneorganica vigente ammontano a 121 posti.

Per quanto concerne il personale a tempo determinato (non di ruolo), il contingente a disposizione è di n. 62contratti attivabili ai sensi dell’art. 36 L. n. 70/’75 e successive modificazioni e integrazioni (oneri a carico di fondiistituzionali - 10% della dotazione organica).

Allo stato attuale sono attivi n. 60 contratti; poiché n. 2 stanno per essere attivati, la disponibilità è pari a 0.Ai contrattisti ex art. 36 vanno aggiunti, allo stato attuale:

• n. 39 dipendenti a contratto a tempo determinato per contratti “ereditati” dall’INGV all’atto della sua costituzio-ne in quanto stipulati da soggetti (Istituti CNR, GNDT, GNV e struttura gestionale del Sistema “POSEIDON”)confluiti nel nuovo Ente per gli effetti del decreto legislativo n. 381/’99;

• n. 49 dipendenti a contratto a tempo determinato ex art. 23 DPR n. 171/’91 (oneri a carico di fondi “esterni”).

Complessivamente, dunque, sono in servizio n. 639 unità di personale dipendente; se a tali unità si aggiungo-no le altre diverse tipologie di ricercatori (borsisti, assegnisti, ecc.), si può affermare che le risorse umane impie-


XXIII

DOTAZIONE ORGANICA VIGENTE

PROFILI AC CNT RM1 RM2 NA CT PA MI TOT.DIRIGENTE 2 - - - 1 - - - 3 Parz. Dirigenti 2 - - - 1 - - - 3 DIRIGENTE DI RICERCA 1 6 13 8 7 4 1 1 41 PRIMO RICERCATORE 1 14 19 10 13 10 3 3 73 RICERCATORE 3 21 36 27 32 12 7 7 145 Parz. Ricercatori 5 41 68 45 52 26 11 11 259 DIRIGENTE TECNOLOGO 1 4 - 3 1 - - - 9 PRIMO TECNOLOGO 1 7 3 4 2 1 1 4 23 TECNOLOGO 7 3 3 4 9 5 1 3 35 Parz. Tecnologi 9 14 6 11 12 6 2 7 67 CTER IV 2 3 2 2 - 3 1 1 14 CTER V 2 8 3 6 - 8 2 - 29 CTER VI 21 46 6 6 4 9 5 3 100 Parz. Tecnici 25 57 11 14 4 20 8 4 143 ISP. GEN. 2 - - - - - - - 2 FUNZION. IV - - - - - - - - - FUNZION. V 2 - - - - 1 - - 3 COLL. AMM. V 2 1 - - - - - - 3 COLL. AMM. VI 4 - - - - - - - 4 COLL. AMM. VII 8 1 - - - 3 - 1 13 OPER. AMM. VII - - - - - 1 - - 1 OPER. AMM. VIII 1 - - 1 - - - - 2 OPER. AMM. IX 1 - - - - - - - 1 AUSIL. AMM. IX 2 - - - - - - - 2 Parz. Amministrativi 22 2 - 1 - 5 - 1 31 OPER. TECN. VI 4 1 1 - - - - - 6 OPER. TECN. VII 5 1 - 2 - 1 - - 9 OPER. TECN. VIII 9 10 3 4 - 3 1 - 30 AUSIL. TECN. VIII 3 - - - - - - 1 4 AUSIL. TECN. IX 1 - - 1 - - - - 2 Personale OV da equiparare - - - - 63 - - - 63 Parz. altro pers. 22 12 4 7 63 4 1 1 114 TOTALI POSTI DI RUOLO 85 126 89 78 132 61 22 24 617

gate ammontano a n. 748 unità, come si evince dal prospetto che segue (dati al 31/12/2003).


XXIV

PERSONALE DI RUOLO

PROFILI AC CNT RM1 RM2 NA -EPR

NA -UNIV.

CT PA MI TOT.

DIRIGENTE 1 - - - 1 - - - - 2Parz. Dirigenti 1 - - - - 1 - - - 2 DIR. RICERCA 1 6 13 8 5 2 4 1 1 41 PRIMO RICERC. - 9 17 9 9 1 10 3 4 62 RICERCATORE - 12 19 12 3 17 5 4 5 77 Parz. Ricercatori 1 27 49 29 17 20 19 8 10 180 DIR. TECNOL. - 4 1 3 1 - - - - 9 PRIMO TECNOL. - 7 5 4 1 - 1 1 4 23 TECNOLOGO 5 3 5 2 10 - 3 2 2 32 Parz. Tecnologi 5 14 11 9 12 - 4 3 6 64 CTER IV 1 3 3 2 - - 2 1 1 13 CTER V 3 13 3 5 - - 6 2 2 34 CTER VI 19 33 7 5 4 - 8 5 1 82 Parz. Tecnici 23 49 13 12 4 - 16 8 4 129 ISP. GEN. 1 - - - - - - - - 1 FUNZION. IV - - - - - - - - - - FUNZION. V 1 - - - - - 1 - - 2 COLL. AMM. V 1 - - - - - - - - 1 COLL. AMM. VI 4 - - - - - - - - 4 COLL. AMM. VII 6 1 - - - - 1 - 1 9 OPER. AMM. VII - - - - - - - - - - OPER. AMM. VIII 1 - - 1 - - - - - 2 OPER. AMM. IX 2 - - - - - - - - 2 AUSIL. AMM. IX 3 - - - - - - - - 3 Parz. Amministrativi 19 1 - 1 - - 2 - 1 24 OPER. TECN. VI - 1 - - - - - - - 1 OPER. TECN. VII 3 1 - 2 - - 1 - - 7 OPER. TECN. VIII 7 9 3 4 - - 2 1 1 27AUSIL. TECN. VIII 1 - - - - - - - - 1 AUSIL. TECN. IX 1 - - 1 - - - - - 2 Personale OV da equiparare - - - - - 54 - - - 54 Parz. altro pers. 12 11 3 7 - 54 3 1 1 92TOTALE PERSONALE DIRUOLO

61 102 76 58 33 75 44 20 22 491

PERSONALE NON DI RUOLO

PROFILI AC CNT RM1 RM2 NA -EPR

NA -UNIV.

CT PA MI TOT.

PRIMO RICERCATORE - 2 1 - - - - - - 3 RICERCATORE - 11 13 9 2 - 13 3 1 52 Parz. Ricercatori - 13 14 9 2 - 13 3 1 55 PRIMO TECNOLOGO - - - - - - - 1 - 1 TECNOLOGO 1 3 2 7 2 - 10 7 2 34 Parz. Tecnologi 1 3 2 7 2 - 10 8 2 35 CTER IV 1 - - - - - - - - 1 CTER V - - - 1 - - - - - 1 CTER VI 2 2 1 4 3 - 14 2 2 30 Parz. Tecnici 3 2 1 5 3 - 14 2 2 32 FUNZ. AMM. V 1 - - - - - 1 - - 2 COLL. AMM. VII 2 1 - 1 2 - 2 2 - 10

3. Costo del personale per tipologia al 31 dicembre 2003


XXV

OPER. AMM. VII - - - - - - 1 - - 1 OPER. AMM. IX 1 - - - - - - - - 1 AUSIL. AMM. IX - 1 - - - - - - - 1 Parz. Amministrativi 4 2 - 1 2 - 4 2 - 15 OPER. TECN. VI 1 - - - - - - - - 1 OPER. TECN. VII 1 - - - - - - - - 1 OPER. TECN. VIII 3 1 - - - - 3 - - 7 AUSIL. TECN. VIII - - - - - - - 1 - 1 AUSIL. TECN. IX 1 - - - - - - - - 1 Parz. altro pers. 6 1 - - - - 3 1 - 11 TOTALE PERS. NON DIRUOLO

14 21 17 22 9 - 44 16 5 148

TOTALE GENERALEPERSONALE

75 124 91 80 42 75 89 36 27 639

ALTRO PERSONALE

TIPOLOGIE AC CNT RM1 RM2 NA -EPR

NA -UNIV.

CT PA MI TOT.

DIRETTORE GENERALE 1 - - - - - - - - 1 INCARICATI DI RICERCA - 1 5 3 5 - - 7 - 22 BORSISTI - 5 6 8 2 - 2 2 3 28 ASSEGNISTI 1 10 11 6 2 - 7 4 5 46 DOTTORANDI - - 5 5 - - - - - 10 PORTIERI 1 - - 1 - - - - - 2 TOTALE GENERALEALTRO PERSONALE

3 16 28 23 9 - 9 13 8 109

TOTALE RISORSEUMANE

78 140 119 103 51 75 98 49 35 748

Costi personale in servizio a tempo inde-terminato

2004 2005 2006

Emolumenti fissi 12.007.882,00 12.007.882,00 12.007.882,00

Emolumenti accessori 1.657.648,00 1.657.648,00 1.657.648,00

Oneri riflessi 4.441.297,00 4.441.297,00 4.441.297,00

Totale 18.106.827,00 18.106.827,00 18.106.827,00

Costi personale in servizio a tempodeterminato

2004 2005 2006

Emolumenti fissi 3.405.350,00 3.405.350,00 3.405.350,00

Emolumenti accessori 458.195,00 458.195,00 458.195,00

Oneri riflessi 1.255.652,00 1.255.652,00 1.255.652,00

Totale 5.119.197,00 5.119.197,00 5.119.197,00

Totale generale 23.226.024,00 23.226.024,00 23.226.024,00

4. Programmazione triennale del fabbisogno di personale

L'obiettivo del prossimo triennio è quello di ricoprire i n. 121 posti della dotazione organica vacanti (47 il primo anno,37 in ciascuno dei due anni successivi). Tuttavia, prima di provvedere alla copertura dei predetti posti, tramite definizio-ne del piano - assunzioni, l'articolazione del piano di attività per il prossimo triennio suggerisce di modificare la dotazio-ne dei singoli profili, pur se sempre nell'ambito della dotazione complessiva pari a 617 posti organici. A tal fine, il ConsiglioDirettivo ha deliberato, contestualmente al presente documento programmatico, la nuova dotazione organica dell'INGV,riservandosi di ripartire i posti tra le sezioni in un secondo momento:


XXVI

RAFFRONTO CON LA PRECEDENTEPROFILI prima dopo diff.

DIRIGENTE 3 3 - Parz. Dirigenti 3 3 - DIR. RICERCA 41 43 +2PRIMO RICERC. 73 73 - RICERCATORE 145 136 -9 Parz. Ricercatori 259 252 -7DIR. TECNOL. 9 9 - PRIMO TECNOL. 23 23 - TECNOLOGO 35 42 +7 Parz. Tecnologi 67 74 +7 CTER 143 143 - Parz. Tecnici specializzati 143 143 -ISP. GEN. 2 1 -1FUNZION. 3 4 +1COLL. AMM. 20 19 -1OPER. AMM. 4 4 - AUSIL. AMM. 2 3 +1Parz. Amministrativi 31 31 - OPER. TECN. 45 45 - AUSIL. TECN. 6 6 - Personale OV da equiparare 63 63 - Parz. Altro pers. 114 114 -

TOTALE POSTI DI RUOLO 617 617 -

NUOVA PIANTA ORGANICAPROFILI totale

DIRIGENTE 3 Parz. Dirigenti 3 DIR. RICERCA 43PRIMO RICERC. 73RICERCATORE 136 Parz. Ricercatori 252DIR. TECNOL. 9 PRIMO TECNOL. 23TECNOLOGO 42 Parz. Tecnologi 74CTER 143Parz. Tecnici specializzati 143ISP. GEN. 1FUNZION. 4COLL. AMM. 19 OPER. AMM. 4AUSIL. AMM. 3Parz. Amministrativi 31 OPER. TECN. 45AUSIL. TECN. 6Personale OV da equiparare 63 Parz. Altro pers. 114

TOTALE POSTI DI RUOLO 617

DISPONIBILITÀ ORGANICHEPROFILI posti dip. in servizio posti vacanti

DIRIGENTE 3 2 1Parz. Dirigenti 3 2 1DIR. RICERCA 43 41 2PRIMO RICERC. 73 62 11 RICERCATORE 136 77 59 Parz. Ricercatori 252 180 72DIR. TECNOL. 9 9 - PRIMO TECNOL. 23 23 - TECNOLOGO 42 32 10 Parz. Tecnologi 74 64 10 CTER 143 129 14 Parz. Tecnici specializzati 143 129 14ISP. GEN. 1 1 -FUNZION. 4 2 2COLL. AMM. 19 14 5OPER. AMM. 4 4 - AUSIL. AMM. 3 3 -Parz. Amministrativi 31 24 7OPER. TECN. 45 35 10AUSIL. TECN. 6 3 3 Personale OV da equiparare 63 54 9 Parz. Altro pers. 114 92 22

TOTALE POSTI DI RUOLO 617 491 126

Il piano - assunzioni 2004 deliberato dal Consiglio contestualmente al presente documento programmatico, tenutoconto che 5 unità sono già in corso di assunzione ai sensi dell’art. 3 comma 53 della legge finanziaria 2004, prevede l’as-sunzione di ulteriori n. 47 unità di personale secondo il seguente prospetto:

La ripartizione per profili degli ulteriori 74 posti da ricoprire nel 2005 e nel 2006 verrà effettuata successivamente insede di aggiornamento annuale del presente documento programmatico, previa eventuale ulteriore modifica della piantaorganica.

Allo stato attuale è possibile prevedere l'assunzione di 37 unità di personale per ciascuno dei due anni successivi al2004, fino a saturazione della pianta organica. Di conseguenza, ai fini della quantificazione degli oneri, mentre è possi-bile una previsione di spesa esatta per il 2004, per il successivo biennio è possibile solo prevedere una spesa pari al pro-dotto tra € 40.000 (costo medio annuo omnicomprensivo) e 37 unità di personale per ciascun anno. Quindi:

n. posti livello profilo1 DIRIGENTE 2 I DIRIG. DI RIC.

17 III RICERC. 10 III TECNOL. 1 V FUNZ. AMM.

10 VI CTER 4 VII COLL. AMM. 2 VII OPERAT. TECN.

totale: 47


XXVII

Costi personale da assumere 2004 2005 2006

Personale a tempo indeterminato (n. 47 unità)

Emolumenti fissi 1.131.447,00

Emolumenti accessori 151.631,00

Oneri riflessi 417.000,00

Costo complessivo di 74 unità da assumerenel biennio successivo (37 unità nel 2005, più37 unità nel 2006

1.480.000,00 1.480.000,00

Totale 1.700.078,00 1.480.000,00 1.480.000,00

VIII. Fabbisogno Finanziario

Come si è detto, a fronte di risorse ordinarie disponibili per complessivi € 52.167.876,00, sono da prevedere per l’e-sercizio finanziario 2004 (e con variazioni non sostanziali anche per i due esercizi successivi: i maggiori oneri per il per-sonale verranno compensati auspicabilmente da maggiori entrate statali, altrimenti da corrispondenti riduzioni del budgeta disposizione di ogni sezione) le seguenti spese di funzionamento (spese fisse, incomprimibili e centralizzate):

* comprende anche gli oneri indiretti

Ne risulta una disponibilità di € 13.631.033,00 destinabili al minuto funzionamento delle sezioni e alle attività di ricer-ca. Sulla base dei progetti e delle atiività previste, descritte in dettaglio nel capitolo “Tabelle riepilogative” di questo PianoTriennale, è possibile configurare la seguente ripartizione tra le sezioni del predetto budget:

In ciascuna Sezione, il budget disponibile verrà a sua volta ripartito in tre aggregati di spesa:

• spese correnti (incluse spese per missioni, corsi di aggiornamento, studi e ricerche, organizzazione di convegni, con-tributi per pubblicazione lavori);

• spese per il mantenimento del livello tecnologico esistente;• spese per l’innalzamento del livello tecnologico esistente.

Le spese di AC riguarderanno sostanzialmente attività di supporto a tutte le strutture dell’Ente (adempimenti ex D.L.n. 626/’94 e indumenti di lavoro, gestione autoparco sede centrale, adempimenti doganali, attività divulgative e museali,abbonamento a riviste anche on-line, biblioteca, acquisto di mezzi speciali per le attività nell’ambito del servizio di sorve-glianza sismica e vulcanica).

Va però tenuto presente che le spese di personale sono state quantificate sulla base dei trattamenti attualmente invigore. Se si tiene conto che il contratto di comparto è scaduto il 31/12/2001 e che l’incremento sarà determinato, condecorrenza 1/1/2002, con riferimento al tasso d’inflazione pari mediamente al 2,5% annuo e supponendo che il nuovocontratto potrà essere stipulato entro il corrente anno per l’intero quadriennio 2002-2005, è possibile rideterminare l’an-damento degli oneri di personale secondo il seguente prospetto:

Conseguentemente appare realistico prevedere che le spese di funzionamento avranno nel prossimo triennio ilseguente andamento (ivi compresi gli oneri derivanti dalle nuove assunzioni).

Risulta di tutta evidenza che il finanziamento ordinario dovrà essere adeguato, già a partire dal corrente eserciziofinanziario, per corrispondere alle accrescenti necessità di cui sopra al fine di non compromettere l’ordinario funziona-mento e il processo di sviluppo programmato.

Oneri di personale attuali € 29.075.339,00

Oneri di personale alla fine del 2004su tale esercizio graveranno anche gli arretrati 2002-2005

€ 31.256.000,00

Oneri di personale alla fine del 2005 € 32.037.000,00

Oneri di personale alla fine del 2006 € 32.838.000,00


XXVIII

AC € 2.171.003,00+OV € 1.733.500,00+ GRUPPI € 506.128,00+ CNT € 3.170.399,00+ RM1 € 1.078.424,00+RM2 € 840.361,00+CT € 2.500.302,00+ PA € 1.215.175,00+ MI € 415.741,00=

TOT. € 13.631.033,00

ORGANI € 595.335,00 € 595.335,00 DG € 156.213,00 € 156.213,00 PERSONALE € 25.773.375,00+ PERSONALE OV € 3.301.964,00= € 29.075.339,00 *OBBLIGAZIONI PASSIVE € 6.962.692,00+ SPESE FISSE € 1.747.264,00= € 8.709.956,00TOT. € 38.536.843,00

2004 2005 2006

€ 40.717.504,00 € 42.898.504,00 € 45.099.500,00

IX. Metodologie adottate per la valutazione delle attività di ricerca

Concordemente con il suo dettato istituzionale, l’INGV svolge una attività estremamente diversificata di cui la ricercain senso stretto è solo uno degli aspetti. Occorre infatti ricordare che l’INGV svolge un’intensa attività di sorveglianza inpiena sintonia con gli organi di Protezione Civile nazionali e regionali. Dal 2001, anno di avvio del nuovo Ente, la sorve-glianza riguarda non solo l’attività sismica ma anche l’attività dei vulcani e numerosi rischi ambientali. Attività di ricerca edi sorveglianza trovano poi uno sbocco verso le istituzioni e la Società attraverso i numerosi programmi di disseminazio-ne delle informazioni predisposti dall’Ente. A titolo di esempio basterà ricordare che, a seguito della crisi sismica delMolise dell’ottobre-novembre 2002, il sito Internet dell’INGV ha registrato un picco di quasi cinque milioni di “contatti” nelsolo mese di novembre, mentre sono stati oltre due milioni i “contatti” che hanno riguardato la crisi vulcanica di Stromboliavvenuta tra il dicembre 2002 e il gennaio 2003.

Ciò premesso, si ricorda che l’ordinamento dell'INGV prevede comunque un complesso sistema di controllo e di valu-tazione di tutte le attività istituzionali, nell'ambito del quale operano i seguenti quattro organi previsti dal decreto costitu-tivo e dai regolamenti:

• il Collegio dei Revisori dei Conti• il Comitato di Consulenza Scientifica• il Servizio di Valutazione e Controllo Strategico• il Comitato Interno di Valutazione Scientifica

I predetti organi, descritti in dettaglio nella sezione III di questo capitolo, sono stati da tempo costituiti con deliberazio-ni del Consiglio Direttivo e svolgono regolarmente i propri compiti. Della loro attività sono tenuti costantemente informatigli Organi vigilanti presso i quali sono depositati tutti i verbali delle riunioni dei Comitati sopra citati, secondo le procedu-re previste dalle norme in vigore. In particolare:

• per quanto riguarda la valutazione dell’attività di ricerca, in data 24/11/’03 con Prot. 3631 è stato trasmesso alMinistero vigilante il rapporto del Comitato Interno di Valutazione Scientifica relativo all’anno 2002;

• per quanto riguarda il Servizio di Valutazione e Controllo Strategico, in data 28/4/’03 con Prot. 3111 è stata ricevutala Relazione relativa all’anno 2002. Tale relazione costituisce il primo rapporto del Servizio per quanto concerne gliorgani di governo e le strutture gestionali dell’INGV dopo la sua riorganizzazione avvenuta nel 2000;

• infine, per quanto riguarda l’attività del Comitato di Consulenza Scientifica, in data 5/5/’03 è stato trasmesso alPresidente il Verbale 02/2003 relativo al parere di detto Comitato sul documento “Rapporto di Attività Scientifica 2002”predisposto dai Direttori delle Sezioni dell’Ente.

Scendendo nel dettaglio di quanto riscontrato dal Comitato di Consulenza Scientifica, si può osservare che durante il2002 le attività dell’INGV hanno iniziato ad andare “a regime” dopo le diverse fasi di riorganizzazione e ampliamento cheavevano caratterizzato gli anni precedenti. La procedura di valutazione ha seguito la struttura organizzativa dell’INGV edè stata quindi articolata valutando “per sezione” i risultati conseguiti con riferimento alle diverse voci del ProgettoEsecutivo dell’Ente. Coerentemente con quanto già precedentemente avvenuto ed esplicitamente richiesto in una sche-da-tipo proposta dal Comitato di Consulenza Scientifica, nel valutare la produttività scientifica sono stati considerati diver-si prodotti e documenti. Tra questi hanno ricevuto particolare attenzione le oltre 350 pubblicazioni scientifiche effettiva-mente apparse, in corso di stampa o “accettate per la stampa” nelle riviste citate dal JCR (Journal of Citation Reports),nel solo anno 2002. Per rendicontare l’attività dei Gruppi (GNDT e GNV) è stato predisposto un modello semplificato simi-le a quello utilizzato per le sezioni dell’Ente. Il modello richiede un’introduzione da parte del Direttore del Gruppo e unalista analitica dei progetti attivi. Per quanto riguarda invece la valutazione dei progetti finanziati il Comitato si è riferito allevalutazioni espresse dai referees esterni nominati dai Gruppi stessi.


XXIX

Contenuti scientifici

L’INGV esplica le sue attività istituzionali di ricerca in geofisica, vulcanologia e geochimica. È consulente dellaProtezione Civile nella sorveglianza sismica e vulcanica del territorio nazionale avvalendosi di numerose e multidiscipli-nari reti di osservazione e misura. Lo sviluppo delle metodologie di sorveglianza, sia della sismicità del territorio naziona-le che dell’attività delle aree vulcaniche, è quindi parte fondamentale del Piano Triennale. La modernizzazione e lo svi-luppo di tutte le reti - sismiche, geodetiche, geochimiche, geomagnetiche e atmosferiche - è condizione necessaria perun intervento effettivo e strutturale nei temi del monitoraggio ambientale.

Lo studio e il monitoraggio dell’attività sismica, vulcanica e ambientale del territorio nazionale hanno raggiunto oggirisultati di notevole interesse scientifico migliorando il servizio funzionale alla mitigazione dei rischi naturali. Data l’enor-me rapidità del progresso tecnologico le reti esistenti possono e devono essere modernizzate sempre più rapidamentecon l’utilizzo di strumenti più sensibili e con una diffusione delle informazioni in tempo reale per una completa condivisio-ne da parte di tutti i ricercatori. Queste premesse portano alla formulazione di una proposta di installazione, sull’intero ter-ritorio nazionale, di una nuova rete integrata che faccia uso della tecnologia moderna per quanto riguarda sensori, elet-tronica di controllo, trasmissione, memorizzazione e gestione dati.

Collegamenti con programmi precedenti e cofinanziamento

Il monitoraggio e la sorveglianza geofisica e geochimica del territorio è una delle attività istituzionali proprie di tuttigli enti di ricerca confluiti nel nuovo INGV. Il processo di armonizzazione e modernizzazione delle reti di sorveglianzaattualmente in atto, che, come risulta evidente nel presente Piano Triennale, accelererà nel prossimo triennio, migliore-rà non solo la ricerca di base ma anche il grado di unificazione delle sezioni dell’INGV in termini di finanziamenti e risor-se.

Il finanziamento delle attività scientifiche descritte nel presente capitolo sarà assicurato dal Ministero vigilante oltreche con i fondi assegnati all’Istituto a valere sul Fondo unico per la ricerca scientifica (art. 7 del decreto legislativo n.204/’98), anche con fondi provenienti da leggi speciali, come il contributo ex-legge c.d. “Colfiorito” e il contributo ex-Osservatorio Vesuviano.

Una fonte di finanziamento primaria, sia per l’importo stanziato sia per le corrispettive prestazioni erogate dall’INGV,è rappresentata dalla Protezione Civile. Il finanziamento avviene attraverso una convenzione, rinnovata su base trien-nale, riguardante l’espletamento del servizio di sorveglianza sismica e vulcanica del territorio nazionale nonché studiconnessi a problematiche di protezione civile.

Nei prossimi anni, un importante contributo allo sviluppo della Rete Nazionale Centralizzata dell’INGV giungerà dalProgetto PROSIS (CESIS e RESIS) del MIUR, che ha concesso un finanziamento specifico per le regioni che, comel’Italia meridionale, rientrano nelle aree “Obiettivo 1” della Comunità Europea.

Ulteriori finanziamenti per sviluppi della Rete Nazionale a scala locale deriveranno da convenzioni attive con leRegioni Campania, Emilia-Romagna, Marche, Toscana e Sicilia.

Esistono accordi di programma e contratti di ricerca attivi con il PNRA (Sismologia, Geomagnetismo e Aeronomia),con l’ASI (Geodesia e Telerilevamento della superficie terrestre), con il CNR (climatologia e Telerilevamento della super-ficie terrestre), con le regioni Campania (Centri Regionali di Competenza) e Sicilia, con l’ARPA-Umbria e la RegionePiemonte (Geochimica), con alcuni comuni interessati dal problema del gas-hazard (Geochimica), con il Ministero dellaDifesa e con il Ministero degli Esteri (Controllo delle esplosioni nucleari nell’ambito del CTBTO).

Infine, alcune attività di monitoraggio a carattere sperimentale, come nel caso delle reti multidisciplinari sottomarine,vengono finanziate con il concorso determinante della Commissione Europea nell’ambito di ampi progetti di ricercainternazionali.

Obiettivo Generale 1: Sviluppo dei Sistemi di Osservazione

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1.1. Metodologie di sorveglianza sismologica

La sorveglianza sismologica è uno dei temi primari dell’attività dell’INGV; in questa sezione vengono presentati tuttigli sviluppi che queste attività avranno nel prossimo triennio. Verranno presentate la rete sismica nazionale, la rete medi-terranea, la rete di pronto intervento, le reti sui vulcani attivi, le innovazioni tecnologiche, la rete di osservazioni macrosi-smiche.

Rete Sismica Nazionale Centralizzata

Il monitoraggio sismico del territorio nazionale rappresenta uno dei compiti prioritari dell’INGV. Nel triennio 2004-2006,il processo di rinnovamento dei sistemi di monitoraggio, ed in particolare l’integrazione tra i differenti sistemi al momentooperanti, porterà i sistemi osservativi ad un livello qualitativo e quantitativo di eccellenza.

Allo stato attuale, il monitoraggio sismico del territorio nazionale è affidato alla Rete Sismica Nazionale Centralizzata(RSNC): il nucleo storico di tale rete è costituito da circa 90 stazioni sismiche a corto periodo, centralizzate in tempo reale,tramite linee telefoniche dedicate o ponti radio militari, con il centro di acquisizione dati situato nella sede centrale INGVa Roma. Già da alcuni anni l’INGV ha iniziato una fase di rinnovamento di tale rete, che comporta una serie di migliora-menti:

• passaggio da sensori a corto periodo monocomponenti a sensori a banda allargata o broad-band a 3 componenti; suuna notevole percentuale delle installazioni, integrazione di differenti tipologie di sensori sismici (weak-motion a largabanda e di tipo strong motion).

• passaggio da vettori di trasmissione analogica a vettori digitali, con conversione analogico-digitale effettuata diretta-mente sul sito remoto;

• utilizzo di diversi vettori di trasmissione, con ridondanza di sistemi di acquisizione.

Nell’ultimo triennio si sono effettuate molteplici sperimentazioni, che hanno portato a definire configurazioni più effi-cienti per lo sviluppo dei sistemi osservativi in sismologia. Un primo gruppo di stazioni sismiche a trasmissione satellita-re è stato installato nel corso degli anni 2002-2003 per un miglioramento della rete nazionale. Nel corso del secondosemestre del 2003 inoltre è stata installata nell’area del Mt. Etna il primo nucleo di rete sismica a tecnologia digitale, dota-ta di 12 stazioni digitali (otto delle quali equipaggiate con sensori a larga-banda), con sistema di trasmissione mista viaradio e satellitare. La rispondenza molto positiva di queste prime installazioni ha portato a definire questi sistemi come

Il monitoraggio sismico del territorio nazionale è stato finora basato prevalentemente su stazioni analogiche mono-componente a dina-mica limitata. Nel corso del prossimo triennio si prevede un significativo miglioramento sia qualitativo (con stazioni digitali a 3 compo-nenti) che quantitativo (con una copertura molto più completa ed uniforme del territorio nazionale).

Rete Sismica - situazione a fine 2003 Rete Sismica - previsione a fine 2006

Stazioni analogiche Stazioni digitali Altre reti INGV Stazioni digitali Altre reti collegateAltre reti INGV

possibili standard delle future reti sismiche centralizzate.

Sono molteplici i vantaggi derivanti dall’adozione di una rete in tecnologia satellitare:

• Libertà quasi totale nella selezione di siti di stazione: infatti, il collegamento in ponte radio via satellite permette di sele-zionare siti remoti, caratterizzati da un rumore sismico molto basso, e lontani da fonti di rumore di origine antropica(centri urbani, strade, industrie, ferrovie, ecc.). Tale scelta in passato era contrastata dalla necessità di dover dispor-re di una linea telefonica per la trasmissione dei dati. In questo caso, invece, l’unico vincolo è costituito dalla visibili-tà del satellite.

• Altissima affidabilità di funzionamento: sono due i forti benefici apportati dalla telemetria satellitare:In occasione di un evento sismico di forte intensità, é assai frequente l’interruzione delle linee telefoniche nell’areacolpita dal sisma, con conseguente perdita del collegamento, e di preziosi dati proprio quando la disponibilità di datiè di importanza vitale nell’analisi dell’evento; un collegamento in ponte radio satellitare, essendo completamente svin-colato da linee terrestri, non è soggetto a questa limitazione;Non essendoci alcun collegamento con linee dati di grande lunghezza, si riduce drasticamente il numero di guasti cau-sati dalla presenza di sovratensioni in occasione di scariche atmosferiche provocate da manifestazioni temporalesche(fulminamento diretto ed indiretto). È pertanto particolarmente indicato l’utilizzo di stazioni di questo tipo in aree carat-terizzate da elevata pericolosità da fulmini.

• Bassi costi di esercizio: L’impiego della connessione satellitare permette di utilizzare contemporaneamente, per lostesso canale, fino ad un massimo teorico di 16 stazioni triassiali, ricorrendo alla tecnica di multiplazione a divisionedi tempo, con un drastico abbattimento del costo per stazione del canale di trasmissione dati;

• Massima flessibilità di rete: è possibile configurare la rete sismometrica con uno o più centri di acquisizione dati, risol-vendo semplicemente problemi di distribuzione dati difficilmente risolvibili utilizzando altre tecnologie; inoltre, sonoprevisti canali ausiliari di acquisizione, che permettono di realizzare non solo una stazione sismica, ma una vera epropria stazione multidisciplinare, per la raccolta ed il monitoraggio di segnali di altra natura, ad esempio geodetici.

• Controllo totale delle stazioni remote dal centro di acquisizione dati: è possibile controllare lo stato di funzionamentodella stazione remota (temperatura interna, livello della tensione di alimentazione, ecc.) senza necessità di dovervisirecare, ed, inoltre, modificare la configurazione dei parametri di una o più stazioni in una unica soluzione.

Nel 2003 l’INGV ha dato pieno avvio al progetto PROSIS, finanziato dal MIUR per il potenziamento della rete sismi-ca nelle regioni “Obiettivo 1” della Comunità Europea e per la creazione di un Centro per la Sismologia e l’IngegneriaSismica in Irpinia. Questo progetto, che si concluderà nel 2006, contribuirà significativamente allo sviluppo dei sistemi dimonitoraggio sismico e geodetico in alcune delle regioni a più elevato rischio sismico del paese.

Nel triennio 2004-2006, si prevede di giungere a circa 90 stazioni a trasmissione satellitare installate per il monitorag-gio sismico su scala nazionale, che andranno a sommarsi a quelle previste nell’ambito del monitoraggio sismologico deivulcani, costituendo quindi una parte molto importante della nuova Rete Sismica Centralizzata. Di queste stazioni, 60saranno realizzate nel quadro del citato progetto PROSIS.

Contemporaneamente alle stazioni satellitari, si procederà nell’installazione di stazioni sismiche digitali a trasmissio-ne telefonica. Come scelta tecnologica, l’INGV ha adottato il digitalizzatore GAIA sviluppato dal Laboratorio di SismologiaSperimentale del Centro Nazionale Terremoti, che garantisce una piena rispondenza agli standard richiesti, e la flessibi-lità necessaria ad adattare la strumentazione alle varie tipologie di installazione. Per tali stazioni, lo sviluppo dei sistemidi telecomunicazione ha portato ad adottare tecnologie più sofisticate rispetto alle linee CDN usate nelle prime sperimen-tazioni: in particolare, lo sviluppo della Rete Unificata per la Pubblica Amministrazione (RUPA) rappresenta una occasio-ne molto interessante per poter utilizzare vettori trasmissivi sicuri ed affidabili a costi relativamente contenuti. Una primasperimentazione, riguardante 20 stazioni remote, è stata avviata nella seconda metà del 2003: in caso di rispondenzapositiva (come sembra risultare dalle prime verifiche), questo diverrà lo standard di riferimento per questa parte di retesismica nazionale.

Come già accennato, per il monitoraggio di particolari zone sismogenetiche e dei vulcani attivi l’INGV dispone di retisismiche a più elevata densità; inoltre, sul territorio nazionale sono operative altre reti sismiche a scala regionale, chepossono fornire un contributo significativo per un miglioramento del monitoraggio di dettaglio di alcune aree. Già nel corsodel triennio passato si è proceduto ad una integrazione dei dati provenienti da queste diverse reti di monitoraggio. Nelcorso del triennio 2004-2006 questa integrazione raggiungerà forme sempre più efficienti di condivisione dei dati, conridondanza dei sistemi di acquisizione; anche in questo ambito lo sviluppo della rete RUPA rappresenta uno strumentoimportante.

La disponibilità in tempo reale di una grande quantità di segnali sismici ad alta dinamica consentirà di sviluppare siste-mi automatici di riconoscimento ed elaborazione dei segnali utili sempre più sofisticati. Già ora il nuovo sistema di acqui-sizione centralizzato è in grado di fornire una prima stima dei parametri focali degli eventi sismici significativi in tempiestremamente ridotti; nel corso del triennio 2004-2006 queste procedure verranno ulteriormente sviluppate, in modo dafornire una risposta sempre più tempestiva ed accurata alle esigenze del monitoraggio sia a fini di Protezione Civile cheper studi sismologici più generali.

Sismologia con strumenti a leva ottica

A Trieste, in una cavità naturale approssimativamente semisferica ed alta circa 100 m sono installati i pendoli più lun-ghi del mondo. Si tratta di pendoli orizzontali con risonanza di 5 minuti. Il movimento dei pendoli è legato alle maree ter-restri, ma, se adeguatamente digitalizzato, può avere un impiego sismologico. L’INGV, in collaborazione con l’Università


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di Trieste, ha aggiornato il sistema di lettura dei pendoli (ottico, con carta fotografica) con un sistema elettronico basatosull’uso di una CCD lineare collegata ad un DSP dedicato. Questa modifica ha dato nuovo impulso ad uno strumentounico permettendo il trattamento efficace dei dati che esso acquisisce. Questo sistema verrà sostituito con un digitalizza-tore basato su PsD (sensore analogico di posizione), sempre sviluppato presso l’INGV. In collaborazione con l’ Istituto diGeodinamica di Atene verrà installato un analogo sistema di digitalizzazione PsD per la digitalizzazione del sismometroWood-Anderson presso l’Osservatorio Nazionale di Atene.

Rete Mediterranea Very Broad Band (MedNet)

La Rete a larghissima banda MedNet costituisce da oltre 15 anni un punto di riferimento per la comunità sismologicamondiale. L’INGV ha gestito e potenziato questa rete nel corso degli anni garantendo dati di eccellente qualità dei mag-giori terremoti mondiali alla comunità scientifica. Nel corso del triennio 2001-2003 la rete MedNet ha contribuito significa-tivamente al monitoraggio della sismicità italiana, grazie al collegamento in tempo reale di molte delle stazioni italiane emediterranee e allo sviluppo di procedure efficaci per la determinazione di parametri dei terremoti, tempestivamente pub-blicati nel sito web dell’INGV.

Gli ultimi tre anni hanno visto un considerevole miglioramento della rete MedNet, sotto molti aspetti. Attualmente sonoin funzione 19 stazioni, tutte dotate di acquisitori a 24 bit e sensori a banda molto larga, alcune delle quali sono gestitein cooperazione con Istituti nazionali ed esteri (INOGS, GEOFON, e altri istituti dei Paesi ospitanti).

Molti degli obbiettivi che ci si erano prefissi nel Piano Triennale precedente sono stati raggiunti, alcuni addirittura supe-rati al di là delle più rosee aspettative, quale ad esempio il trasferimento in tempo reale dei dati al MedNet Data Center(MNDC) di Roma. Il contributo di MedNet alla copertura strumentale dell’area mediterranea è sicuramente accresciutodalla favorevole posizione delle stazioni italiane, dalla presenza di stazioni in aree altrimenti sguarnite (vedi i Balcani),dalla disponibità dei dati in tempo reale. Grazie a tutti questi fattori la rete costituisce un pilastro fondamentale nella retevirtuale europea VEBSN che si è delineata grazie al Progetto Europeo MEREDIAN. Oltre ai fini scientifici istituzionalmen-te caratteristici di una rete a larga banda, la rete ha assunto adesso anche una valenza di monitoraggio degli eventi sismi-ci in area euro-mediterranea. Le registrazioni MedNet sono utilizzate in modo sistematico da varie istituzioni; quelle acorto periodo per la localizzazione dei terremoti, quelle a lungo periodo per la determinazione del tensore momento.

Il Centro Dati MedNet ha parimenti effettuato un notevole balzo in avanti, grazie all’implementazione di un data-baserelazionale e di un sistema di ridistribuzione dei dati in tempo reale verso altri centri dati. È attivo un sistema di gestionedelle richieste dati provenienti dai singoli utenti.

Per il prossimo triennio le attività possono essere così schematizzate:

• manutenzione delle stazioni esistenti, installazione o ripristino di precedenti installazioni (laddove possibile), trasferi-mento dei dati in tempo reale;

• evoluzione dei sistemi di scambio dei dati, in tempo reale e off-line ed integrazioni con altre reti, soprattutto con le retenazionale italiana e le reti dei paesi con cui MedNet ha rapporti scientifici;

• creazione di un sistema automatico per il controllo della qualità dei dati, dei siti, della trasmissione dati;• affinamento delle procedure automatiche per determinare i parametri caratteristici dei terremoti, con particolare riguar-

do alla stima del tensore momento;• attivazione e mantenimento delle cooperazioni con Istituti internazionali.

La foto mostra una tipicainstallazione di una stazionedi rilevamento sismico dellaRete Nazionale Digitale. Lastazione si trova ad Arcevia(AN), è dotata di un sensorea larga banda a 3 componen-ti ed è stata realizzata utiliz-zando il sistema di acquisi-zione e telemetria denomina-to GAIA. Si tratta di un com-plesso sistema modulare

ideato, progettato e costruito a costi moltocontenuti presso i laboratori elettronici delCentro Nazionale Terremoti dell’INGV. Ilsistema permette di acquisire e digitalizzareil segnale sismico con risoluzione a 24 bitper ogni canale e di sincronizzare i dati conil tempo UTC fornito da un ricevitore GPSinterno. La modularità del sistema GAIApermette un utilizzo molto versatile, adatta-bile a tutte le situazioni sia di installazioneche di ricerca, tra cui trasmissione dei dati in

tempo reale e registrazione locale su memoria di massa ad alta capacità, garantendo prestazionial vertice della categoria. Essendo realizzato interamente “in casa”, il sistema consente la rapidariparazione o sostituzione di ogni suo componente a costi estremamente contenuti.

Reti sismiche di pronto intervento

L’ultimo triennio ha visto un massiccio impiego delle reti di pronto intervento INGV in occasione sia di eventi sismicirilevanti che di crisi vulcaniche. Fra gli episodi più recenti, ricordiamo gli interventi a seguito dei terremoti di Palermo (set-tembre 2002) e del Molise (ottobre 2002), dell’eruzione dell’Etna (ottobre 2002-febbraio 2003), dell’eruzione delloStromboli (gennaio – settembre 2003), e dei fenomeni di degassamento sottomarino al largo dell’isola di Panarea(novembre 2002- agosto 2003).

In queste diverse situazioni, il pronto impiego della strumentazione mobile ha consentito un notevole incremento nellecapacità risolutive del monitoraggio sismico, contribuendo pertanto ad un miglioramento nella comprensione dei fenome-ni in atto. La strumentazione mobile ha inoltre un ampio utilizzo in progetti di ricerca finanziati sia da istituzioni nazionali(CRC, FIRB), che estere (EU, NFS), nei quali è prevista la realizzazione di esperimenti mirati in aree di particolare inte-resse sismo-tettonico (e.g., Appennino centro-meridionale, settore alpino veneto-friulano, Isole Azzorre, zona di subdu-zione di Cascadia, British Columbia) o vulcanologico (e.g., Etna, Piton de la Fournaise, Vulcano).

L’impiego della strumentazione mobile ha pertanto un elevato impatto non solo sulla efficienza del monitoraggio sismi-co in situazioni di crisi, ma anche sulla possibilità di conseguire obbiettivi ambiziosi in progetti di ricerca di valenza inter-nazionale.

Nel corso del prossimo triennio, oltre alle eventuali attività a seguito di emergenze sismiche o vulcaniche, si prevededi aggiornare e incrementare il parco strumentale, coordinando al meglio le attività tra le varie sezioni dell’Istituto.

Per quanto riguarda il parco strumentale, nell’ultimo anno si è avuto un buon incremento sia qualitativo che quantita-tivo, con l’acquisto di strumentazione di ultima generazione: nel prossimo triennio questo incremento proseguirà, sia construmentazione acquistata che con l’adattamento della stazione GAIA a questo tipo di utilizzo. Per una parte della stru-mentazione meno moderna, si prevede di procedere ad un upgrade, in modo da consentirne una migliore flessibilità diutilizzo.

Uno sforzo ulteriore sarà dedicato alla omogeneizzazione delle procedure di intervento e alla gestione-archiviazione-analisi dei dati fra le varie sezioni INGV. Si ritiene infatti importante giungere a definire opportuni standard di intervento,dall’allerta in caso di emergenza alla gestione delle installazioni, fino all’omogeneizzazione delle modalità di archiviazio-ne e gestione dei dati acquisiti.

Reti di sorveglianza dei vulcani attivi italiani

Le reti sismiche INGV dedicate al monitoraggio dei vulcani assolvono al duplice compito di acquisire dati di base perlo studio dei processi dinamici che avvengono all’interno delle strutture vulcaniche e nel contempo costituire un suppor-to fondamentale per la sorveglianza dei vulcani attivi e la mitigazione dei rischi derivanti dalla loro potenziale attività in unterritorio densamente popolato. Per questo le sezioni INGV di Catania (INGV-CT) e dell’ “Osservatorio Vesuviano” diNapoli (INGV-NA) gestiscono reti sismiche a maglia stretta abbinate a sistemi di controllo ed analisi automatica dei segna-li, con caratteristiche idonee ai compiti di studio e monitoraggio del Vesuvio, dei Campi Flegrei, di Ischia, dell’Etna e delleIsole Eolie. Per assicurare sia il funzionamento dei sistemi di monitoraggio che per assolvere all’attività richiesta dallaProtezione Civile, così come realizzato per la Rete Sismica Nazionale Centralizzata (RSNC) presso la sezione INGV-CNT, sono istituiti turni di presenza e reperibilità 24H del personale anche presso le sezioni INGV-NA ed INGV-CT.

Durante il triennio 2001-2003 sia i sistemi di rilevamento che quelli di controllo ed analisi automatica dei segnali sismi-ci sono stati ampliati ed ammodernati. Come già realizzato per la RSNC, sono stati sperimentati sistemi di trasmissionesatellitare (Etna), in grado di svincolare la scelta dei siti da problemi di trasmissione, e nel contempo realizzare sistemi


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Sala di Monitoraggio Sismicodella sezione INGV OsservatorioVesuviano, dove sono centraliz-zati i segnali acquisiti sui vulcaniattivi della Campania (Vesuvio,Campi Flegrei ed Ischia) e suStromboli. Il sistema di monito-raggio, basato su attività distri-buite per l’acquisizione, la visua-lizzazione e l’analisi dei segnali,è stato realizzato sulla base diun insieme di programmi indi-pendenti e funzioni di utilità con-nesse utilizzando il protocollo IP(TCP ed UDP) su una strutturaLAN-Intranet-Internet. Le infor-mazioni sulla sismicità sono con-sultabili su Internet (riquadro inalto a sinistra). Obiettivo delpiano triennale 2004-2006 è l’in-tegrazione dei Centri diMonitoraggio Sismico dellesezioni INGV tramite iniziativeprogrammate nell’ambito delprogetto INGV-GRID.

ridondanti ed indipendenti da quelli tradizionalmente utilizzati nella centralizzazione dei segnali (linee numeriche dedica-te e radio-modem). Inoltre alcune delle stazioni sismiche con trasmissione analogica dei segnali sono già state sostituitecon sistemi a trasmissione numerica, con l’immediato beneficio di un fattore circa 5000 nella estensione della dinamicadei segnali rilevabili.

Nel corso del triennio 2004-2006 si prevede l’estensione dell’uso dei sistemi di acquisizione a trasmissione numerica,e la generalizzazione dei sistemi di trasmissione satellitare, attivando oltre ai due centri di ricezione in fase di sperimen-tazione presso l’INGV-CNT di Roma e l’INGV-CT, uno nuovo presso l’INGV-NA. La distribuzione dei sistemi di trasmis-sione sarà realizzata secondo una topologia di tipo stellare, con una centralizzazione intermedia di aggregati di stazionisismiche, realizzata con sistemi radiomodem e/o sistemi wireless, ed una finale, di tipo satellitare, verso i Centri diMonitoraggio delle sezioni INGV-NA ed INGV-CT. L’impiego di sistemi di trasmissione di tipo misto e la realizzazione diridondanza nel trasferimento dei dati, specialmente per alcuni segmenti che possono risultare a più elevato rischio, costi-tuisce uno degli obiettivi del piano triennale 2004-2006, a garanzia di una maggiore affidabilità nel funzionamento deisistemi di monitoraggio, anche nella possibilità di gravi crisi sismiche ed eruttive.

Parte integrante delle realizzazioni INGV per il monitoraggio sismico dei vulcani sono i sistemi di analisi automaticadei segnali. Nel corso del triennio 2001-2003 sono state sperimentate, adattandole alle esigenze del tempo reale, tecni-che innovative di analisi dei segnali tipici dei sistemi magmatici attivi, costituiti dal tremore sismico, dai segnali LongPeriod (LP), entrambi caratterizzanti una sismicità che spesso precede ed accompagna le eruzioni vulcaniche, e daisegnali Very Long Period (VLP), associati a variazioni volumetriche della sorgente sismica. Per i segnali del tremore vul-canico ed i segnali LP sono stati sviluppati e sperimentati sistemi di acquisizione specifici, costituiti da densi array sismi-ci (chiamate antenne sismiche), ed attivati metodi di analisi multicanale (es. Multiple Signal Classification – MUSIC),opportunamente adattati a sistemi di calcolo parallelo, basati su cluster di computers. Questi sistemi consentono il trac-ciamento spaziale in tempo reale, della posizione delle sorgenti coerenti dei segnali. Per questo attualmente è operantesul Vesuvio un array di dimensioni ridotte, che consente la sperimentazione del sistema di acquisizione ed analisi. Nelcorso del triennio 2004-2006 è previsto il completamento dei sistemi per il monitoraggio del tremore e dei segnali LP tra-mite antenne sismiche, con realizzazioni che interesseranno l’Etna, il Vesuvio, i Campi Flegrei e lo Stromboli. Le instal-lazioni saranno a carattere sia temporaneo che permanente, con sistemi ad elevata densità, ed una capacità di acquisi-zione fino a 48 canali sismici per postazione.

Le reti di monitoraggio vulcanico, inizialmente realizzate con stazioni a corto periodo, negli ultimi anni sono statepotenziate con sismometri a larga banda, estendendo la capacità di rilevamento dei segnali fino a frequenze inferiori a10-2 Hz. Attualmente le stazioni a larga banda INGV per il monitoraggio vulcanico sono 8 sull’Etna, che si affiancano alle62 stazioni a corto periodo delle reti sismiche locali (Etna, Isole Eolie, Iblei e l’area Peloritana-Calabria Meridionale) gesti-te dalla sezione INGV-CT, e 3 nell’area Vesuvio-Campi Flegrei-Ischia, a completamento della rete di 32 stazioni a cortoperiodo gestite dalla sezione INGV-NA. Sul vulcano Stromboli, che con circa 250-350 segnali VLP al giorno costituisceun ottimo test-site, dal 2003 opera una rete di 11 stazioni a larga banda ed un sistema di analisi distribuito tra i Centri diMonitoraggio delle sezioni INGV-CT ed INGV-NA. Presso l’INGV-NA è attivato un sistema sperimentale, il primo a livellointernazionale, per l’analisi in tempo reale dei segnali VLP, basato su cluster da 32 nodi (64 CPU Xeon da 2.4 GHz), conaccesso via Web alle forme d’onda ad ai dati parametrici e statistici. Nel triennio 2004-2006 è prevista un’estensione dellereti a larga banda, con una copertura, per i vulcani attivi monitorati di almeno il 50% rispetto al numero di stazioni a cortoperiodo. Nel caso dello Stromboli, con finanziamenti già erogati da progetti FIRB e convenzioni con il Dipartimento dellaProtezione Civile, l’attuale rete a larga banda sarà portata ad una configurazione non inferiore a 20 stazioni. Per i siste-mi di analisi dei segnali VLP in tempo reale è prevista l’ estensione di quanto realizzato per lo Stromboli (sezione INGV-NA), ed un ulteriore sistema per i segnali dell’Etna (sezione INGV-CT). Le realizzazioni prevedono, tramite sistemi di cal-colo basati su cluster dedicati e tecniche di inversione delle forme d’onda già sperimentate “off-line”, la determinazionein tempo reale delle componenti dinamiche (6 coppie per il tensore momento + 3 per la forza singola) della sorgente deisegnali VLP. Per il Vesuvio ed i Campi Flegrei, dove non è evidente la presenza di questi segnali, ma per i quali sonodisponibili tomografie di velocità delle onde sismiche di elevato dettaglio, è prevista una realizzazione analoga, spintaanche nel campo delle frequenze più elevate, fino a 1-2 Hz, per l’analisi di possibili eventi LP e del tremore vulcanico. Perqueste realizzazioni è previsto il potenziamento dei sistemi di calcolo numerico, con una condivisione delle risorse inambiente INGV GRID.

Infine, sulla base di progetti approvati, nel corso del triennio 2004-2006 è prevista l’installazione e l’integrazione deisistemi di monitoraggio sismico del Vesuvio, Campi Flegrei e Stromboli con rilevatori di deformazione volumetrica dellerocce (dilatometri) da pozzo, con installazioni a profondità di 200m o superiore. Questi strumenti, per l’elevata sensibilità(valore nominale 10-12) e l’elevata dinamica (ampiezza 140 dB, banda di frequenza 10-7–20 Hz), sono in grado di rileva-re sia le deformazioni dovute alla trasmissione delle onde sismiche che quelle causate dagli sforzi interni al vulcano,imputabili a variazioni di pressione, apertura di fratture, trasporto di fluidi ecc., permettendo la raccolta sistematica di datiutili per l’elaborazione e la verifica di modelli fisici dei meccanismi di trasporto del magma e fluidi vulcanici in generale.

In sintesi, per lo sviluppo del sistema di monitoraggio sismico dei vulcani per il triennio 2004-2006, l’INGV prevede:

• la sostituzione delle stazioni sismiche di tipo analogico con stazioni digitali, a tecnologia avanzata, dotate di acquisi-tori ad elevata dinamica ed equipaggiate con sensori a 3 componenti, con configurazioni che prevedono, nelle areevulcaniche, almeno il 50% di sismometri a larga-banda (INGV-CT, INGV-NA);

• l’impiego di sistemi di trasmissione numerica di tipo misto, via radio, via cavo ed in parte di tipo satellitare, realizzan-do connessioni con le stazioni remote di tipo ridondante, attrezzando i Centri di Monitoraggio INGV (INGV-CNT, INGV-CT, INGV-NA) con sistemi di ricezione satellitare, favorendo l’integrazione tra le reti sismiche locali, quelle per il moni-toraggio vulcanico e la Rete Sismica Nazionale Centralizzata;

• la realizzazione di una rete di stazioni geofisiche multi-sensore in pozzo, in grado di ottenere segnali di elevata qua-lità e di permettere applicazioni nel campo della modellistica dei meccanismi di risalita magmatica e nella previsionedelle eruzioni vulcaniche a breve e a medio periodo (INGV-CT);


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• l’installazione e la gestione di sensori da pozzo, per monitoraggio delle deformazione volumetriche delle rocce (dila-tometri) nelle aree del Vesuvio, Campi Flegrei e Stromboli, in grado di rilevare sia la deformazione dinamica, genera-ta dalla trasmissione delle onde sismiche, che statica, dovuta a processi interni alla struttura vulcanica (INGV-NA);

• l’installazione di array sismici densi (antenne sismiche), costituite da un sub-arrays con capacità fino a 48 canali, peril monitoraggio e lo studio dei segnali sismo-vulcanici ed in particolare del tremore vulcanico;

• la realizzazione di un sistema dedicato all’analisi in tempo reale dei segnali sismo-vulcanici generati dall’Etna (INGV-CT), costituito da un cluster di 64 nodi biprocessore, ed il potenziamento a 64 nodi di quello dedicato all’analisi intempo reale dei segnali VLP generati dallo Stromboli (INGV-NA). Essendo necessario per il processo di inversionedei segnali VLP ed LP, è prevista la creazione di una vasta banca di “funzioni di Green” associate alle strutture vulca-niche investigate ed ai sistemi elementari di sorgenti sismiche, la cui realizzazione richiede una notevole potenza dicalcolo. Questo progetto è quindi legato allo sviluppo dell’INGV-GRID ed al potenziamento dei sistemi di calcolo scien-tifico presso le sezioni INGV-NA ed INGV-CT.


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Sistema di monitoraggio in tempo reale dei segnali Very Long Period (VLP) generati dal vulcano Stromboli. Il sistema, che opera pres-so il Centro di Monitoraggio della sezione INGV Osservatorio Vesuviano di Napoli, riceve i dati acquisiti da una rete sismica a larga banda(in basso a sinistra) e valuta la funzione caratteristica di “semblance” (in alto), che viene calcolata ogni 5 secondi in uno spazio 3Dmediante un cluster di 64 CPU. Questo consente l’individuazione automatica dei segnali VLP (in basso al centro) e la loro localizzazio-ne (in basso a destra). I segnali, i dati parametrici e le sintesi statistiche sono consultabili tramite broswer su rete Internet. Il piano 2004-2006 prevede un’estensione dei sistemi per il monitoraggio anche ai parametri dinamici della sorgente dei segnali VLP, per una corret-ta valutazione delle geometrie, dei volumi e delle pressioni associate al meccanismo di trasporto magmatico.

Rete di osservazioni macrosismiche e Bollettino Macrosismico

Tra le metodologie di osservazione della attività sismica annoveriamo la raccolta sistematica di informazioni suglieffetti dei terremoti (dati macrosismici) che avvengono sul territorio nazionale attraverso una rete consolidata di corrispon-denti. I corrispondenti sono i Comuni, le Stazioni dei Carabinieri e della Guardia Forestale, ed anche professionisti (inge-gneri e/o geologi) iscritti all’albo che volontariamente forniscono questo servizio. Il risultato è l’assegnazione di un valoredi intensità macrosismica alle località colpite da un terremoto. I dati così raccolti hanno numerosi utilizzi a carattere siascientifico che applicativo, tra cui:

• indagini a carattere sismotettonico per l’individuazione di trend sismogenetici poco conosciuti o studiati;• verifica sperimentale di effetti anomali di amplificazione dovuti a caratteristiche di sito;• calibrazione di dati di intensità relativi a terremoti storici;• elaborazione di tabelle e carte tematiche utilizzabili dagli organi di protezione civile e dalle amministrazioni locali per

azioni post-terremoto ed evntuali interventi normativi.

Il sistema di monitoraggio macrosismico viene attivato con sistematicità per tutti gli eventi di M>3.5 (per terremoti oltrela soglia del danneggiamento, M>4.0, vengono attivate in parallelo le procedure di emergenza, con rilievi direttamente sulcampo) ed i dati raccolti ed elaborati vengono pubblicati regolarmente sul Bollettino Macrosismico dell’INGV e diffusi viaWeb. La procedura è parzialmente automatica e garantisce la raccolta di una gran mole di informazioni. Ogni anno ven-gono sistematicamente analizzati fra i 70 e i 100 terremoti di media e forte intensità. L’archivio di dati macrosismici cosìraccolti è un fondamentale serbatoio per lo sviluppo di banche dati parametriche sismologiche. Per il triennio 2004-2006si prevede un ulteriore rafforzamento del servizio e una sua più stretta integrazione con le altre banche dati territorialidell’INGV.

Monitoraggio in tempo reale degli effetti macrosismici

Quando si verifica un forte terremoto, in grado di produrre effetti di danneggiamento al patrimonio costruito (solita-mente a partire da M>4), una task force di pronto intervento costituita da operatori esperti dell’INGV, riuniti sotto l’acroni-mo QUEST (QUick Earthquake Survey Team), realizza un rilievo macrosismico speditivo. Questo consiste in un sopral-luogo rapido nell’area colpita, che ha come scopo la verifica diretta degli effetti prodotti nelle diverse località colpite dalterremoto e una loro classificazione in termini di intensità macrosismica. Le informazioni acquisite sono messe a dispo-sizione, con rapporti giornalieri, del Dipartimento per la Protezione Civile e delle Amministrazioni, al fine di consentire unamigliore pianificazione dell’emergenza.

I dati raccolti sono di grande importanza scientifica perché forniscono informazioni essenziali sull’interazione terrenoe strutture, su possibili effetti locali, sulle caratteristiche della sorgente e consentono una migliore calibrazione dei datistorici, ingrediente fondamentale di ogni valutazione di pericolosità sismica. Questa attività è svolta in sinergia con esper-ti appartenenti anche ad altri settori della comunità scientifica oltre che con le strutture attive sul territorio in caso di emer-genza.

Nel corso del triennio 2001-2003 le squadre di QUEST sono intervenute a monitorare tutti gli eventi cha hanno pro-dotto danni (Val Venosta, Palermo, Etna, Molise, Forlivese, Valle Scrivia, Appennino Bolognese), realizzando rapporti tec-nici e le relative mappe macrosismiche in tempo reale. Nel prossimo triennio si intende potenziare il gruppo di lavoro attra-verso attività di formazione di nuovi rilevatori e migliorare la struttura organizzativa in modo da garantire rapidità e accu-ratezza di rilievo anche in caso di terremoti con un elevato impatto di danneggiamento.


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Campo macrosismicodell’area epicentraledel terremoto del 31ottobre 2002 nel Moliseorientale. Tutte le loca-lità indicate sono stateoggetto di una detta-gliata indagine macro-sismica a partire dalgiorno stesso dell’e-vento, e per ognuna diesse è stata determina-ta un’intensità delloscuotimento. Ad ognipunto corrisponde uncomune o frazione e ilcolore varia in dipen-denza della gravità deidanni (il significato deicolori è mostrato inlegenda). L’intensitàmassima risulta essereVIII-IX grado a SanGiuliano di Puglia.

Principali risultati attesi nel triennio

• 90 stazioni sismiche sul territorio nazionale a trasmissione satellitare.• Trasformazione delle stazioni analogiche in stazioni digitali sia per la rete sismologica nazionale che per la sorveglian-

za dei vulcani.• Sviluppo di nuove tecnologie e di nuovi sensori. Antenne sismiche per l’analisi del campo d’onda sui vulcani attivi.• Calcolo parallelo per l’analisi in tempo reale dei fenomeni vulcanici.• Completamento informatizzazione del Bollettino macrosismico INGV.


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1.2. Metodologie geofisiche per la sorveglianza e lo studio delle aree vul-caniche attive

Diverse metodologie geofisiche contribuiscono in maniera significativa alla sorveglianza dei vulcani attivi. In questasezione vengono presentati tutti gli sviluppi che queste attività avranno nel prossimo triennio, secondo una ripartizione inmetodi geodetici, metodi magnetici e monitoraggio diretto dei fenomeni, ovvero le osservazioni raccolte direttamente sulcampo per studiare le caratteristiche dei processi di messa in posto e le proprietà dei prodotti vulcanici.

Monitoraggio geodetico

L’attività eruttiva è in generale preceduta, accompagnata e seguita da una serie di modificazioni della parte superio-re della crosta, sui cui è impiantato il complesso vulcanico in esame, e dell’edifico vulcanico stesso. Tali fenomenologiesono di vario tipo (deformazioni del suolo, variazioni di massa/densità, ecc.) che possono essere studiate attraverso lamisura quantitativa e ad alta risoluzione di numerosi parametri fisici (e chimici) legati più o meno direttamente al proces-so vulcanico. L’obiettivo di ridurre il rischio vulcanico non può che basarsi sulla disponibilità di dati attendibili in qualità edensità (e quindi, strumenti idonei e reti abbastanza fitte) e sull’esistenza di metodi per la modellazione e l’interpretazio-ne dell’attività dei vulcani.

Le tecniche di rilevamento delle deformazioni del suolo e della gravità mettono in evidenza sia le variazioni topogra-fiche (elastiche e non) legate a movimenti di magma e/o di discontinuità strutturali presenti sul complesso vulcanico, siale modificazioni permanenti prodotte dall’apporto in superficie di nuovo materiale. Un’accurata conoscenza delle variazio-ni dei parametri geodetici osservati (movimenti del suolo e variazioni di gravità) è fondamentale per lo studio dei parame-tri legati alla dinamica del sistema di alimentazione dei vulcani e per la discriminazione tra i vari modelli possibili per lafenomenologia osservata. Le metodiche utilizzate sono sia quelle classiche (altimetria, tiltmetria, mareometria, distanzio-metria EDM, variazioni di gravità) sia quelle di tipo satellitare (GPS, CGPS e SAR). Tutte queste metodologie hanno unaloro specifica valenza nell’ambito di un sistema integrato di sorveglianza dei sistemi vulcanici e vanno opportunamentesviluppate ed integrate fra loro. Il contributo dato dalle tecniche geodetiche nello studio degli eventi vulcanici è largamen-te testimoniato dai risultati ottenuti in occasione di vari eventi vulcanici (episodi bradisimici dei Campi Flegrei, eruzionidell’Etna, recenti crisi di Stromboli e di Panarea).

Un sistema di monitoraggio moderno ed efficiente deve ottimizzare due funzioni: quella di previsione e quella dimodellistica del vulcano. L’attività in questo campo, quindi, deve essere tesa sia al miglioramento e ampliamento dellemisure geodetiche in quanto tali (precisione delle misure, densità delle reti), sia alla determinazione ottimale dei parame-tri di interesse e al loro utilizzo per la costruzione di modelli di funzionamento del vulcano.

Nel triennio 2004-2006 l’attività in questo settore deve quindi prevedere, oltre all’ampliamento delle reti geodetiche,un’intensa attività di ricerca di nuove tecnologie, in particolar modo per la determinazione dello strain, ed un’intensa atti-vità di modellistica.


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Misure altimetriche di precisione

Reti altimetriche sono attualmente installate e pie-namente operative su tutte le aree vulcaniche attive ita-liane (Vulcani campani, Etna, Eolie, Pantelleria e ColliAlbani) e sono state nell’ultimo triennio migliorate nellaconfigurazione e nella cadenza delle misurazioni. Talemetodica, per quanto “storica” (risale all’eruzione delvulcano giapponese Usu del 1910), resta la più accu-rata per misurare la componente verticale della defor-mazione e permette, dato l’alto numero dei punti diosservazione, una discreta visione areale. Negli ultimianni la misura di questo parametro ha beneficiatodelmiglioramento tecnologico (livelli elettronici con stadiea codice a barre), che ha velocizzato l’esecuzione dellemisure, ha ridotto la manodopera richiesta e ha miglio-rato la precisione. Negli ultimi anni si è registrato unnotevole impegno per la creazione un dataset relativoagli ultimi decenni sulle deformazioni verticali per moltearee vulcaniche italiane. Negli ultimi anni, nell’ottica diuna sempre maggiore integrazione delle varie metodo-logie geodetiche, i dati risultanti dalla livellazione sonostati utilizzati per controllare e validare le informazioniprovenienti dalle stazioni geodetiche in registrazionecontinua. La tecnica della livellazione di precisionetrova una sua applicazione, a costi molto contenuti,anche per il calcolo delle variazioni dell’inclinazione delsuolo tramite il veloce metodo detto dry-tilt, che forni-sce informazioni sulle variazioni dell’inclinazione mediadell’area compresa nei vertici utilizzati. Nei prossimianni si prevede il mantenimento e l’ottimizzazione ditali sistemi osservativi.

Misure EDM ed angolari (Stazioni Totali)

La distanziometria EDM e la triangolazione sono le tecniche di misura, tra quelle classiche, il cui uso è stato maggior-mente ridimensionato nel corso degli ultimi decenni, essendo state progressivamente e quasi totalmente soppiantate dalGPS. In realtà queste tecniche, ed in particolare l’EDM, restano ancora valide in particolari casi operativi, quali ad esem-pio le situazioni di emergenza e/o condizioni logistiche difficoltose (p.e. monitoraggio di aree difficilmente accessibili qualicrateri o pareti quasi verticali). Lo sviluppo tecnologico ha consentito oggi di integrare in un solo strumento la misuradistanziometrica ed angolare (Stazioni Totali), di automatizzare tutte le operazioni di misura e rendere gestibili in modoremoto gli strumenti, che a questo punto hanno le stesse caratteristiche di un qualunque altro sensore remoto in gradodi misurare movimenti tridimensionali di una rete di punti di controllo adeguatamente posizionati. In questa nuova filoso-fia operativa, le misure topografiche, quali la Distanziometria e la Trilaterazione, trovano spazio nell’ambito del monito-raggio delle deformazioni del suolo in settori molto particolari (stabilità di versanti dei vulcani, apertura di fratture eruttive,ecc.) ma comunque di estremo interesse per il notevole impatto che questi hanno a fini di Protezione Civile. Il caso pre-sentatosi nel monitoraggio della Sciara del Fuoco di Stromboli tra la fine del 2002 e l’inizio del 2003 è esemplificativo diquesto nuovo approccio operativo ed il successo ottenuto ne garantisce l’affidabilità. Inoltre le reti EDM non possonoessere completamente sostituite da quelle GPS in particolari condizioni logistiche (p.e. copertura alberata). Nei prossimitre anni si prevede l’ottimizzazione degli attuali sistemi EDM in funzione dell’evoluzione degli strumenti GPS.

Clinometria

Il monitoraggio sistematico delle variazioni dell’inclinazione del suolo, sia in ampiezza che in direzione, viene effettua-to sui vulcani utilizzando una vasta gamma di sensori tiltmetrici che hanno la capacità di rilevare inclinazioni minime (finoa 10-8 rad). Esso viene quindi considerato come un metodo rapido per l’individuazione dei precursori di eruzioni vulcani-che e come strumento di studio del comportamento dei vulcani stessi nelle fasi pre e post-eruttive. Solitamente variazio-ni clinometriche che durano da settimane a mesi accompagnano periodi di inflation, dovute alla risalita magmatica eall’accumulo di stress prima di un’eruzione, e le successive fasi di deflation. Variazioni molto rapide del segnale (da orea giorni) si osservano durante le intrusioni finali con conseguente iniezione superficiale di magma e propagazione di frat-ture eruttive. Il monitoraggio accurato dell’inclinazione del suolo parte da una corretta geometria delle reti e passa attra-verso la scelta di sensori con risoluzione adeguata all’entità della deformazione attesa. Poiché il segnale tiltmetrico risen-te notevolmente delle variazioni termoelastiche, l’installazione migliore di un sensore va indiscutibilmente effettuata a pro-fondità superiori ai sette metri ma, nel caso in cui ciò non sia possibile, ad esempio nel caso di interventi d’emergenzaoppure laddove si disponga di stazioni tiltmetriche superficiali, la componente termica può essere in parte eliminata dal


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Utilizzo di un laser-scanner per la mappatura tridimen-sionale del Cratere di Sud-Est, Etna, 2001.

segnale con adeguati procedimenti di filtraggio. Nell’ultimo triennio l’INGV ha proceduto ad una razionalizzazione dellereti tiltmetriche in continuo nelle aree vulcaniche ed ha anche acquisito esperienza nella messa in posto, gestione ed ana-lisi di dati tramite tiltmetri a base lunga che migliorano sensibilmente l’accuratezza rispetto a quelli a base corta che costi-tuiscono le reti in continuo. Oltre al miglioramento delle geometrie e delle configurazioni dei sistemi di monitoraggio sututte le aree vulcaniche italiane, nel prossimo futuro verrà maggiormente curato anche l’aspetto gestionale e di elabora-zione dell’intera massa di dati. E’ prevista la messa a punto di procedure automatiche o semiautomatiche che consenta-no di ottenere in tempi molto brevi un segnale tiltmetrico già depurato dalle componenti di disturbo (correlazioni con levariazioni di temperatura, di pressione atmosferica, mareali, aleatorietà legate al noise ed anche semplici transienti cometerremoti) che renda possibile la stima della deformazione del suolo nella sua componente angolare.

Mareometria

Le deformazioni del suolo in aree costiere possono essere anche monitorate con la rilevazione continua del livello delmare, misurato in stazioni mareografiche. Queste contribuiscono a formare un sistema integrato di monitoraggio geode-tico. Il livello del mare viene attualmente registrato con continuità (a partire dagli anni ‘70) da mareografi ubicati lungo lacosta, ed in particolare nell’area vulcanica napoletana, ove sono stati sperimentati nuovi mareometri con sensori digitalia galleggiante, campionamento ogni 5 minuti con gestione locale dei segnali e trasmissione dei dati via GSM, a chiama-ta automatica, al Centro Dati Geodetici dell’OV. Inoltre, sono anche in sperimentazione sensori elettronici ad ultrasuonicon guida tubolare del fascio e compensazione di temperatura, in cui la distanza del sensore dalla superficie dell’acquaè determinata in base al tempo di volo di un impulso sonoro. Nell’ottica dell’integrazione dei dati di vario tipo, nei pressidi ogni mareometro sono posti capisaldi di livellazione, collegati alle reti di livellazione delle aree indagate, e stazioni GPS,nel quadro della realizzazione di stazioni multiparametriche. Le nuove strumentazioni saranno inoltre accoppiate con altrisensori per la misura di diversi parametri di interesse meteorologico e climatologico (sensore anemometrico, barometri-co, della temperatura, dell’umidità, ecc.) e di utilità per la correzione del segnale mareografico da effetti meteomarini, aifini della migliore definizione di eventuali deformazioni del suolo.

La rilevazione e l’analisi della variazioni del livello marino trova interessanti applicazioni anche in settori diversi dalmonitoraggio vulcanico, quali la definizione delle variazioni del livello medio marino e nella rilevazione di onde di tsuna-mi. Lo studio delle variazioni del livello medio marino è di fondamentale importanza nell’ambito dello studio delle varia-zioni climatiche a scale globale, mesoscopica e microscopica, che sono di rilevanza notevole nell’area mediterranea. Taleambito può condurre ad una interazione con progetti sulla dinamica marina e del clima dell’area mediterranea, contribuen-do alla definizione delle variazioni del livello marino, che possono essere attribuite a variazioni climatiche.

Nella stessa area ed in particolare nel bacino tirrenico la rilevazione delle variazioni del livello marino possono esse-re di notevole importanza per la detezione di onde generate da tsunami e la conseguente modellazione numerica, comedimostra il verificarsi dell’onda anomala di Stromboli del dicembre del 2002.

Nei prossimi tre anni si prevede l’estensione dell’attuale rete con l’istallazione di sensori a Ischia, Capri, Sorrento, perchiudere la rete del Golfo di Napoli. L’installazione di sensori a nord ed a sud di Napoli permetteranno l’inquadramentodei fenomeni dell’area napoletana in un quadro più vasto. L’esperienza acquisita per questa area sarà trasferita nelle altrearee vulcaniche, che sono già sede di reti di monitoraggio da parte dell’INGV, quali le Isole Eolie e Pantelleria. Nel pros-simo futuro va completata la sperimentazione di sensori ad ultrasuoni ed iniziata quella di sensori radar, di recentissimagenerazione, che possono assicurare una migliore sensibilità strumentale e ridurre i problemi legati alla propagazionedegli ultrasuoni.

Infine, per l’utilizzo approfondito dei dati acquisiti andrà dato spazio allo sviluppo di metodologie di analisi e di algorit-mi per la modellazione dei dati.

Gravimetria

Le indagini gravimetriche per scopi dinamici effettuate sino ad oggi sulle aree vulcaniche italiane hanno mostrato chela combinazione di misure relative discrete e in continuo nell’ambito di reti miste (vedi, per esempio, la rete gravimetricadell’Etna) risulta estremamente valida per ricostruire l’andamento del segnale gravimetrico nello spazio e nel tempo.L’utilizzo ulteriore di gravimetri assoluti e relativi a bassissima deriva (gravimetri a superconduttori) migliora significativa-mente la qualità complessiva delle osservazioni e fornisce un ausilio insostituibile per individuare in modo non ambiguole componenti a più lungo periodo.

Per poter sviluppare in maniera efficace la gravimetria assoluta è necessario nei prossimi tre anni disporre di almenoun gravimetro assoluto dedicato; tale condizione eviterebbe la dipendenza dell’INGV da altri Enti, permettendo al suo


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Segnale mareografico del mareografo di Panarea. La freccia in rosso indica il passaggio dell’onda causata dallo Tsunami generato dalcollasso sottomarino della Sciara di Fuoco, sull’isola di Stromboli, avvenuta il 30 dicembre 2002.

interno una programmazione autonoma delle misure, un risparmio economico e, non ultimo, la possibilità di avviare misu-re di gravità assoluta in modalità continua.

Per quanto riguarda la gravimetria in continuo, e con particolare riferimento all’ambiente vulcanico, che generalmen-te presenta condizioni operative particolarmente sfavorevoli all’uso di un gravimetro, gli sviluppi futuri devono prevedereulteriori sforzi sul piano tecnologico per migliorare ulteriormente l’affidabilità delle stazioni e mitigare gli effetti dei nume-rosi fenomeni che perturbano le misure di gravità (attività sismica, temperatura, umidità, pressione, ecc.). Si prevede,dove possibile, l’installazione di reti barometriche, che consentirà la realizzazione di modelli di rimozione globale dell’ef-fetto di carico atmosferico. Inoltre, con argomentazioni del tutto analoghe a quelle addotte a proposito della gravimetriaassoluta, si ritiene necessario di poter disporre di almeno un gravimetro a bassissima deriva (assoluto o relativo a super-conduttori) in acquisizione continua in ciascuna rete locale dove già esista un numero significativo di stazioni in acquisi-zione continua.

Infine, allo scopo di definire la dinamica associata alle sorgenti più superficiali, si prevede iniziare una sperimentazio-ne sulle variazioni temporali e in continuo del gradiente orizzontale della gravità.

Osservazioni GPS

La tecnica GPS (Global Positioning System) è stata sempre più utilizzata negli ultimi anni per scopi di monitoraggiodelle deformazioni del suolo grazie ad alcune sue caratteristiche peculiari (non necessaria intervisibilità tra i punti, pres-soché nessun limite alla lunghezza delle linee basi, possibilità di effettuare misure in ogni condizione meteorologica, tri-dimensionalità della misura, versatilità e facilità d’utilizzo e di elaborazione) che l’hanno fatta preferire a tecniche “terre-stri”. Pertanto, a partire 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 delsuolo in aree vulcaniche largamente ed efficacemente utilizzate per la modellazione della sorgente, anche in sinergia conaltri tipi di dati (ad es. i dati provenienti dalle reti altimetriche, a cui le reti GPS sono quasi sempre vincolate con parecchivertici in comune). Attualmente, tutte le aree vulcaniche italiane sono coperte da reti locali GPS (Area Napoletana, Etna,Isole Eolie, Pantelleria, Colli Albani), integrate da dati provenienti da altre metodiche. Si prevede di migliorare tali reti,dando particolare importanza a Panarea ed ai Colli Albani.

Il continuo sviluppo tecnologico hardware e software del GPS ha permesso e permette un sempre più diffuso utilizzo(anche in aree particolarmente “rumorose”, come quelle urbane) e quindi un drastico abbassamento generale dei costi diquesto sistema di rilevamento. La possibilità di automatizzare la gestione dei ricevitori, la misura e l’elaborazione dei datiGPS ha favorito la nascita nelle aree vulcaniche di reti di stazioni permanenti GPS, gestite in modalità remota per un con-trollo continuo delle aree indagate. Un’evoluzione recente di questo approccio, basato su algoritmi appositamente svilup-pati, consente il monitoraggio in real-time delle deformazioni del suolo in aree ove si possono instaurare dinamiche par-ticolarmente veloci, come le zone prossime ai crateri attivi dei vulcani. Si prevede che le reti GPS in continuo già esisten-ti nelle aree sedi di vulcanismo attivo con dinamiche particolarmente veloci transitino gradatamente verso sistemi di moni-toraggio in real-time. Questo permetterà al monitoraggio delle deformazioni del suolo di avvicinarsi al dominio spettraledella sismologia, permettendo una maggiore integrazione di queste due tecniche sia dal punto di vista della ricerca siada quello delle applicazioni per fini di Protezione Civile. A valle delle procedure di gestione, sono in fase di sviluppo avan-zati sistemi di elaborazione automatica, di modellazione ed interpretazione dei dati in grado di fornire in tempi brevi anche


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Modello digitale della topografiadel fondale dell’arcipelago diPanarea (isole Eolie) ottenutacon la tecnica di rilevamento mul-tibeam. I cerchi rossi indicano ipunti di esalazione gassosa rile-vati a partire dal 10 dicembre2002. Oltre allo squilibrioambientale, queste manifestazio-ni hanno provocato ripercussionieconomiche e sociali per l’isola diPanarea. Questa situazione haindotto gli organi di ProtezioneCivile a richiedere all’INGV unostudio dettagliato del fenomeno.

un’interpretazione, sia pure preliminare, del fenomeno in esame.L’analisi di dettaglio della massa di dati resa disponibile dal sistema delle stazioni permanenti GPS (CGPS), insieme

sempre alle informazioni provenienti da metodiche diverse, porta alla valutazione delle variazioni dello sforzo, che sonouno dei migliori indici di un cambiamento dell’attività del sistema.

La vicinanza delle aree vulcaniche italiane alle zone tettoniche sismicamente attive apre un vasto settore di ricerca,con una ricaduta anche su problematiche di Protezione Civile; infatti, in sinergia con dati di deformazione provenienti dallereti geodetiche di vario tipo esistenti nelle aree esterne ai vulcani e poste in zone a tettonica attiva, può essere approfon-ditamente studiata l’interazione tra aree vulcaniche e la tettonica regionale. Tale studio è molto importante nell’interpre-tazione dell’attività vulcanica; infatti, la comprensione dettagliata di tale connessione costituisce la base per discriminarei fenomeni realmente premonitori di attività vulcanica anomala. Sebbene sia chiaro, anche a livello intuitivo, che un’areavulcanica nasce e si sviluppa come risposta a particolari condizioni di tettonica regionale, manca tuttora un modello det-tagliato di connessione tra tettonica regionale e sviluppo di attività vulcanica. Questa lacuna è particolarmente evidentenel caso del vulcanismo dell’area italiana, in quanto in questo caso anche le condizioni tettoniche al contorno sono spes-so molto complesse e poco chiare. La comprensione dei meccanismi di interazione tra la tettonica regionale e l’attivitàvulcanica è, specialmente nell’area italiana in cui l’alta densità di popolazione implica un alto rischio sismico e vulcanico,uno degli argomenti più importanti da affrontare nell’immediato futuro. Le sue implicazioni, sia per la ricerca di base, siaper la corretta valutazione e previsione a medio e breve termine del rischio vulcanico (ed anche sismico), sono eviden-tissime.

Interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar)

L’Interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar), che fu usata per la prima volta nel 1974 per produrre mappe topo-grafiche, è oggi largamente applicata nel rilevamento delle variazioni della superficie terrestre. Il SAR è un sistema radarmontato generalmente su piattaforme spaziali, che opera mediante l’invio di opportuni impulsi di energia sotto forma dimicroonde verso la Terra e misura la potenza e il ritardo dell’impulso che ritorna indietro per riflessione. Il SAR fornisceimmagini che contengono sia l’informazione d’intensità (legata alla riflettività degli oggetti) sia l’informazione di fase (lega-ta alla distanza tra bersaglio e radar). I vantaggi del SAR sono simili a quelli del sistema satellitare GPS, avvantaggian-dosi entrambi - rispetto ai consueti sistemi ottici – della possibilità di acquisire dati su qualsiasi regione in ogni momentoed in qualsiasi condizione ambientale Essa, oltre a costituire un prezioso elemento di integrazione con le altre metodolo-gie geodetiche, permette di individuare eventuali aree a maggior dinamica, non attualmente monitorate attraverso le retigeodetiche classiche, verso le quali indirizzare successivamente indagini a più alta risoluzione. Risulta evidente la capa-cità dei sistemi SAR di fornire informazioni sulla distribuzione spaziale e sull’evoluzione temporale delle deformazionidella superficie terrestre e come ciò consenta di migliorare la sorveglianza finalizzata alla gestione dei rischi vulcanico esismico. L’utilizzo combinato del SAR e delle tecniche più tradizionali è oggi utilizzato sulle aree vulcaniche (vulcani napo-letani, Etna, Isole Eolie, Colli Albani) studiate da ricercatori dell’INGV ed ha consentito di verificare le potenzialità di unapproccio congiunto SAR/metodologie geodetiche di superficie per il controllo dei fenomeni deformativi in atto in un’areavulcanica attiva. Questa metodologia è particolarmente utile quando l’inaccessibilità delle aree vulcaniche impedisce l’u-tilizzo di altre tecniche di rilevamento, che richiedono in qualche modo l’intervento di operatori umani. È importante peròricordare come l’osservazione con tecniche geodetiche al suolo rimane strettamente complementare a quella da satelli-te per lo sviluppo di misure e conoscenze più accurate a scala locale, anche perché al momento i passaggi di un senso-re SAR su una stessa zona hanno una cadenza ancora troppo bassa (circa mensile) per poter seguire con la dovuta con-tinuità l’evoluzione dei fenomeni di deformazioni in situazioni di rapida evoluzione.

Nel prossimo futuro verrà inoltre implementata una procedura innovativa di elaborazione in tempo quasi reale di datiinterferometrici dei satelliti ERS ed ENVISAT; tale procedura di calcolo, già in corso di sviluppo nell’ambito del ProgettoMinerva, permetterà una ricostruzione temporale delle deformazioni del suolo per i punti dell’immagine satellitare con suf-ficienti requisiti di qualità.

Un altro importante obiettivo metodologico sarà il miglioramento delle conoscenze sulla rimozione del contributo atmo-sferico nei dati acquisiti. Infatti, negli interferogrammi è sempre presente un contributo atmosferico (anche se piccolo) allafase dovuto al “rallentamento” dell’onda elettromagnetica durante l’attraversamento della troposfera. In particolari aree,caratterizzate da forti gradienti topografici (e quindi talvolta anche meteorologici) il contributo troposferico sul segnaleinterferometrico può diventare preponderante rispetto alla deformazione effettiva. Questo problema, già all’attenzione deiricercatori da alcuni anni, può trovare soluzione in un approccio integrato multidisciplinare (con contributo di disciplinequali la geodesia, il telerilevamento, la fisica dell’atmosfera) che trova in un ente come l’INGV un terreno particolarmen-te adatto.

L’interferometria SAR viene inoltre utilizzata per lo studio e l’analisi dell’evoluzione nel tempo del fenomeno franoso.Quest’ultima è resa possibile utilizzando un elevato numero di dati SAR e alla loro combinazione per generare serie tem-porali SAR che forniscono informazioni circa i ratei di spostamento annui dell’area soggetta al fenomeno franoso.

Verranno inoltre sviluppati e sperimentati nuovi sistemi dedicati al telerilevamento SAR da terra, che possono rappre-sentare una valida alternativa all’utilizzo dell’interferometria SAR da satellite. Essi sono estremamente utili, come nel casodi frane, lahar o colate laviche, quando si hanno elevati tassi di deformazione in aree molto ristrette e versanti acclivi. Talisistemi offrono gli stessi vantaggi di quelli da piattaforma satellitare ed in più una maggiore flessibilità in termini di para-metri di acquisizione, copertura temporale, facilità di messa in opera.

Misure di strain

Come già detto in precedenza le variazioni di sforzo/deformazione su aree vulcaniche (e tettoniche) sono un ottimomarker di una modificazione dell’attività del sistema e della sua possibile evoluzione verso stati critici. La ricerca vulca-nologia ha evidenziato la necessità di poter disporre di reti abbastanza dense in grado di fornire informazioni sullo stato


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di deformazione nell’area al fine di risolvere i dettagli e l’evoluzione dei processi alla sorgente. Gli sviluppi tecnologici nelcampo dell’ottica fisica hanno permesso la ricerca innovativa (in gran parte effettuata nell’ambito del progetto MIUR-PONdenominato “SIMONA” - Sistemi integrati di monitoraggio ambientale) di nuovi sensori di strain particolarmente interes-santi. I sensori in oggetto si basano sul principio optoelettronico dei reticoli di Bragg, ossia dall’interferenza distruttiva diun fascio di luce che attraversa una fibra ottica nella quale sono inclusi reticoli interferometrici. Dilatando o comprimen-do la fibra in questione, i reticoli cambiano le distanze relative e l’interferenza distruttiva si manifesta su diverse lunghez-ze d’onda luminosa, che dipendono appunto dal livello e dal verso dello strain. Appositi apparati rilevatori discriminano,quindi, in tempi brevissimi (dell’ordine dei centesimi di secondo o anche meno) lo spostamento in frequenza della radia-zione bloccata e dunque valutano l’entità dello strain. La precisione di questi apparati, a seconda delle frequenze coin-volte e dalle tecnologie di interrogazione, varia tra 10-6 e 10-8. Una caratteristica fondamentale di questi sistemi è che, conuna sola fonte luminosa ed una sola unità centrale, si possono pilotare numerosi sensori, in cavi di fibre ottiche lunghianche chilometri. Il risultato è quindi un sistema di monitoraggio di strain molto sensibile, estremamente compatto e leg-gero, che permette l’installazione di reti dense di strainmeters direzionali. Questo tipo di sensori permetterà, ad esempio,l’utilizzo di tecniche di array per il monitoraggio di movimenti di masse magmatiche (anche a frequenze molto basse, nonrilevate dai comuni sismometri o da quelli a larga banda).

Un altro importante sviluppo tecnologico del sistema osservativi nelle aree vulcaniche (e non solo) è rappresentatodalla realizzazione, già in corso nell’area Vesuvio-Campi Flegrei nell’ambito del progetto finanziato dal CRdC/AMRA(2003-2005), di reti di dilatometri da pozzo, che arricchirebbe lo spettro strumentale normalmente utilizzato in tutte le areevulcaniche del mondo per il rilievo dei dati sulle deformazioni del suolo e che è caratterizzato da una efficace coperturaspaziale e da relativi bassi costi di investimento e gestione, ma offrono la possibilità di rilevare inclinazioni e deformazio-ni superiori a 10-7rad e 10-7 rispettivamente per l’inclinazione e per lo strain. I dilatometri hanno invece una sensibilitànominale di 10-12 (in pratica è di 10-10) e permettono di integrare una banda di osservazioni che va dai sismometri tradi-zionali al sistema GPS. Infatti la risposta di questi strumenti si trova nella gamma di periodi compresa tra l’ora ed alcunimesi ed è particolarmente idonea per la rilevazioni di fenomeni transienti legati a variazioni di pressione nei sistemi di ali-mentazione delle camere magmatiche. Un simile progetto è già previsto nello schema di convenzione tra la Protezionecivile e l’INGV per quanto riguarda Stromboli con l’installazione di una terna di strumenti nell’area Stromboli-Panarea. Unarete di 6 dilatometri dello stesso tipo verrà installata nell’area campana nell’ambito di un progetto finanziato dalla RegioneCampania

L’attività sopra indicata riguardante lo stato dei sistemi di monitoraggio delle aree vulcaniche e gli sviluppi possibili enecessari devono necessariamente prevedere anche un intenso lavoro tendente al miglioramento della modellazione edell’interpretazione dei dati sperimentali. Questo risultato deve essere conseguito anche integrando misure di deforma-zione statica con dati di altra natura, per la determinazione dei sistemi di alimentazione principali, delle camere di accu-mulo del magma, nonché per la determinazione delle relazioni tra sforzi locali, regionali, sismicità vulcanica, tettonica ederuzioni. Questa attività è già prevista nell’ambito di progetti appositamente avviati (come il progetto FIRB-MIUR“Modellistica fisica dei processi vulcanici”, il Progetto INGV-GNV “Scenari eruttivi da modellistica e vulcanologia speri-mentale” e di progetti EU (tra cui VOLCALERT).

La modellistica da sviluppare nei prossimi anni si può ritenere divisa in due filoni principali: modellistica numerica emodellistica di laboratorio. La modellistica numerica sarà rivolta principalmente ai modelli deformativi e variazioni di sfor-zo negli apparati vulcanici, considerando modelli 3D con tecniche ad elementi finiti includendo la topografia e conside-rando inoltre i meccanismi di trasferimento di sforzo tra tettonica e vulcanismo. La modellistica di laboratorio, effettuataprincipalmente dalla Sezione di Napoli, sarà dedicata in gran parte alla soluzione di problemi di meccanica delle rocce,velocità sismiche in rocce vulcaniche, e sarà principalmente orientata a complementare la modellistica numerica fornen-do basi osservazionali ai modelli meccanici e termofluido-dinamici di evoluzione dei sistemi vulcanici, con grande ricadu-ta sulle problematiche del rischio vulcanico.

Un altro settore di studio che va specificatamente menzionato riguarda la definizione di metodologie e procedurematematiche per l’analisi di serie temporali di parametri; ciò è reso indispensabile dal momento che l’evoluzione di quasitutti i sistemi verso una strutturazione “in continuo” rende disponibili lunghe serie temporali di segnali.

Monitoraggio diretto dell’attività vulcanica

Lo sviluppo di strumentazioni di misura innovative, e la possibilità di costruire reti permanenti per la rilevazione in con-tinuo di parametri vulcanici, con possibilità di teletrasmissione dei dati nelle varie sedi di ricerca, ha migliorato notevol-mente negli ultimi anni la conoscenza dei processi vulcanici, diminuendo la necessità di impiegare personale nelle cam-pagne di misura dirette, ed aumentando enormemente la qualità e continuità delle osservazioni, consentendo inoltre laquantificazione dei fenomeni osservati. Diversi aspetti degli studi vulcanologici vengono considerati nel monitoraggio deivulcani attivi. Nel prossimo triennio, uno degli obiettivi fondamentali dell’INGV in questo settore è raggiungere una inte-grazione in tempo reale non solo tra i risultati delle varie discipline di tipo vulcanologico, ma anche tra queste ed i datiche provengono dalla geodesia, dallo studio dei fenomeni atmosferici, dalla sismologia e dalle deformazioni del suolo.

Indagini di geologia strutturale

Nel corso delle eruzioni fissurali e laterali è di estrema importanza rilevare per tempo e nel tempo la formazione, losviluppo e l’evoluzione temporale dei sistemi di fratturazione del suolo, e collegare la dinamica di questi sistemi con lasismicità in atto. Queste indagini consentono di prevedere lo sviluppo futuro dei fenomeni eruttivi, inquandrandoli nelladinamica di tutto l’apparato vulcanico. Esse consentono inoltre di individuare zone instabili, in movimento laterale, e set-tori prossimi al collasso gravitativo. Questi studi sono stati fondamentali nel corso delle ultime eruzioni laterali dell’Etna,in quanto hanno consentito di interpretare il pattern deformativo che si sviluppava sotto forma di sciami sismici, frattura-


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zione del suolo, ed apertura delle fratture eruttive. Sono stati fondamentali anche nel corso dell’eruzione dello Stromboli,durante la quale si sono sviluppate delle fratture arcuate che circondavano i crateri, facendo ipotizzare un loro possibilecrollo verticale oppure uno scivolamento laterale verso il mare, con coinvolgimento di ampia parte del fianco nord-occi-dentale del vulcano. Anche lo sviluppo di fratture sul campo lavico, data la sua posizione sulla parte alta del settore inmovimento della Sciara del Fuoco, è stato seguito grazie alle indagini strutturali. Queste hanno consentito di distinguerequei sistemi determinati dalla costruzione ed evoluzione del campo lavico, quali fenomeni di crescita endogena, costru-zione di tunnel lavici, locali collassi dovuti a svuotamento della porzione attiva del flusso, da quelle fratture causate inve-ce dal lento e progressivo movimento del substrato su cui il campo lavico si era costruito.

In periodi di sostanziale quiete del vulcanismo, i sistemi di fratture vengono studiati al fine di comprenderne il funzio-namento e la distribuzione nelle tre dimensioni dello spazio, anche attraverso analisi morfometriche comparate con lecaratteristiche geometriche delle strutture affioranti. Il complesso delle informazioni di ordine geologico-strutturale coin-volge, oltre agli apparati vulcanici dell’Etna e dello Stromboli, gran parte dell’Italia meridionale, centrale e settentrionale.Queste indagini sono volte alla ricostruzione del movimento di grandi faglie che hanno provocato in tempi storici terremo-ti distruttivi, e quindi alla ricostruzione della cinematica attiva nel contesto geodinamico del Mediterraneo meridionale.

Rilievi termici

Le ultime eruzioni effusive dell’Etna e di Stromboli hanno visto l’applicazione continuata delle mappature termichecome metodo principale di rilievo dell’attività eruttiva e delle sue variazioni. La termografia all’infrarosso termico permet-te infatti la visione dell’interno dei crateri attivi anche quando questi sono riempiti dai gas vulcanici, che costuituisconouna cortina quasi sempre presente sulla sommità del vulcani. Sin dal 2001 vengono effettuati con cadenza periodica deirilievi in elicottero sui vulcani attivi Etna e Stromboli. A questi rilievi si aggiungono misure sul terreno, atte a validare levariazioni di temperatura rilevate a maggiori distanze, ed i rilievi termici da aereo e da satellite che permettono una visio-ne a grande scala del fenomeno. Le mappature termiche hanno consentito, nel corso delle eruzioni laterali dell’Etna del2001 e del 2002, di rilevare con mesi di anticipo la formazione di fratture nella zona sommitale, fratture che si sono poilentamente propagate a formare il sistema di fessure eruttive che ha alimentato l’effusione lavica. Tramite i rilievi termicisono stati compresi i meccanismi di emissione di cenere dai crateri sommitali dell’Etna durante le fasi non eruttive, inquanto sono state evidenziate delle fratture intracrateriche calde ed attraversate dai gas vulcanici, lungo le quali iniziava-no dei fenomeni di crollo che portavano all’emissione di pennacchi di cenere anche densi. Con questa tecnica si è riusci-ti a prevedere le emissioni di cenere con un notevole anticipo (una settimana) rispetto al verificarsi dell’evento. Semprenel corso dell’eruzione dell’Etna è stato testato per la prima volta al mondo l’utilizzo di questa strumentazione per il rico-noscimento di fratture tipo lunar crack, che limitano ed individuano delle potenziali nicchie di distacco e zone di instabili-tà dei fianchi di vulcani attivi. Durante l’eruzione del 2001 dell’Etna, sono state riconosciute delle fratture che interessa-vano il fianco meridionale del nuovo cono vulcanico costruito dalla poderosa attività esplosiva che aveva caratterizzatogran parte dell’eruzione. Queste fratture suggerivano l’inizio dello sviluppo di instabilità sul fianco del cono quando essenon erano ancora visibili ad occhio nudo, e sono andate via via accentuandosi nel tempo. Ma soprattutto nel corso del-l’eruzione dello Stromboli del 2002-2003 questa tecnica ha consentito di riconoscere le fratture che si andavano svilup-pando lungo la Sciara del Fuoco, e che avrebbero portato nel giro di un’ora al collasso di una massa consistente del fian-co settentrionale del vulcano, e quindi ai fenomeni di tsunami e devastazione della costa che ben conosciamo.

I rilievi termici si sono rivelati anche molto utili nell’identificazione di discontinuità litologiche, strutturali e granulome-triche, in quanto queste discontinuità influenzano l’emissività della superficie e quindi anche la rilevazione della sua tem-peratura superficiale. In questo modo si possono quindi facilmente identificare strutture quali faglie, fratture beanti, gra-dini morfologici anche quando ricoperti da depositi di cenere, apertura di fumarole all’interno di nicchie di distacco, e cosìvia, applicazioni che si sono rivelate fondamentali per la comprensione dei fenomeni che si sono manifestati nel corsodell’eruzione dello Stromboli del 2002-2003.

Nel caso di eruzioni effusive come quelle che caratterizzano l’attività del vulcano Etna, i rilievi termici consentono diseguire lo sviluppo morfologico dei campi lavici, e di individuare le zone interessate da eventuali fenomeni di ingrottamen-to. Questo processo, che generalmente fa seguito a delle fasi prolungate di rigonfiamento dei fronti lavici difficilissime dariconoscere nel caso di flussi di tipo “‘àa” e su campi lavici vasti e complessi, è estremamente importante da individuarenelle sue fasi iniziali di sviluppo non solo per la valutazione della pericolosità, ma soprattutto per identificare prontamen-te le zone di possibile intervento al fine di organizzare deviazioni o per arginare un canale lavico in via di ampliamento ostraripamento. L’ultima eruzione dell’Etna che si è verificata nel 2002-2003, ha messo in luce le grandi potenzialità di que-sta tecnica nella mappatura dei campi lavici attivi in condizioni ambientali difficili o proibitive. Essa ha reso infatti possibi-le mappare l’estensione dei flussi lavici anche quando questi si espandevano nel bosco, causando incendi che impedi-vano al personale specializzato di avvicinarsi da terra. E sempre grazie a questa tecnica è stato possibile seguire l’avan-


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Etna, eruzione 2002-2003. Immagine termica delle collate che si espandevano sul fianco settentrionale del volcano.

zata dei fronti lavici anche quando questi si diffondevano sotto una densa cortina di gas e cenere, impedendo ai mezziaerei di sorvolare la zona. In questo caso sono state ottenute della mappe termiche oblique che hanno comunque con-sentito di seguire l’avanzata dei flussi lavici. Dalle mappature termiche è stata ottenuta una quantificazione giornaliera deifenomeni effusivi, calcolando l’area giornalmente coperta dai flussi lavici, la crescita giornaliera del campo lavico, il suovolume ed il tasso di effusione. Su queste basi, facendo uso di formule empiriche stabilite sulla base dello studio statisti-co dei dati storici, si può agevolmente calcolare l’estensione massima che un fusso lavico può raggiungere, ed avvisareper tempo gli abitanti delle zone minacciate.

Ma l’importanza maggiore delle indagini termiche risiede nel fatto che esse consentono di quantificare i fenomeni erut-tivi in atto. Visto il periodo ancora limitato di esperienza acquisita con le indagini termiche, che vengono eseguite conregolarità nel monitoraggio dei vulcani siciliani dal 2001, la quantificazione dei processi è ancora in via di sviluppo, ma èsicuramente l’aspetto sul quale si stanno maggiormente concentrando le ricerche eseguite all’interno dell’INGV, e soprat-tutto delle Sezioni di Catania e Napoli. Dei risultati iniziali estremamente incoraggianti sono stati ottenuti infatti sia sui datiraccolti nel corso dell’eruzione di Stromboli sopra menzionata, che nel corso del monitoraggio dei gas effettuato allaSolfatara. Durante l’eruzione effusiva dello Stromboli, le immagini termiche eseguite regolarmente anche più volte al gior-no da elicottero hanno permesso di calcolare la temperatura massima delle bocche presenti sul fondo dei crateri, e di col-legare le loro variazioni con quelle dello stile eruttivo; di calcolare il tasso di effusione alle bocche sulla base del rilasciodi energia termica dalla superficie dei flussi; di misurare il raffreddamento dei campi lavici; e di riconoscere i fenomeni dicrescita endogena del campo lavico, responsabili di brusche ed insospettate accelerazioni nella velocità di deformazionedella Sciara del Fuoco. Per quanto riguarda il monitoraggio dei gas della Solfatara, la quantificazione del flusso termicoha consentito di ricostruire i processi endogeni di liberazione dei gas magmatici.

Indagini di terreno

Nel corso di eruzioni di tipo effusivo sono spesso necessarie, oltre alle mappature termiche da elicottero, aereo esatellite, anche regolari rilievi fotografici da elicottero seguiti da rilievi diretti sul terreno. Tra questi ultimi i più importantisono i rilievi GPS, che servono sia a definire meglio le mappe dei campi lavici costruite tramite fotografie zenitali e map-pature termiche da elicottero, sia a quantificare nel dettaglio gli spessori dei flussi lavici. Queste misure vengono poi inter-polate per la costruzione di superfici tridimensionali che consentono il calcolo del volume di lava prodotta durante un’e-ruzione, del tasso di effusione medio e dello spessore medio e massimo del campo lavico. A queste indagini si aggiun-gono rilievi eseguiti con distanziometri laser montati su treppiedi e misure tramite radar, che servono a mappare in tredimensioni strutture di nuova costruzione quali ad es. coni vulcanici, tumuli, fronti in sovrapposizione e così via. Anche inquesto caso le indagini sul terreno migliorano la quantificazione dei processi effusivi, e consentono un’analisi a piccolascala degli eventi eruttivi. Alle indagini di terreno si accompagnano anche misure dirette sui flussi lavici e campionaturedei prodotti emessi.

Analisi delle ceneri

La campionatura, analisi e caratterizzazione granulometrica delle ceneri emesse dai vulcani si è rivelata di fondamen-tale importanza per seguire i movimenti del magma all’interno dei condotti vulcanici. In particolare, durante le fasi noneruttive, sono state spesso osservate emissioni di ceneri litiche dalla sommità dei vulcani attivi, e queste emissioni hannospesso causato apprensione presso le popolazioni che vivono sulle pendici dei vulcani perché facevano presagire nuovieventi eruttivi. All’Etna la campionatura e l’analisi della cenere emessa durante le fasi non eruttive viene eseguita sin dal1987. Dalle analisi dettagliate della granulometria, dei componenti e del chimismo del materiale emesso si è visto in diver-se occasioni che è possibile ricostruire i movimenti della colonna magmatica all’interno dei condotti vulcanici. Man manoche il livello del magma entro i condotti risale, esso innesca una sequenza di eventi che si è rivelata caratteristica. Si ini-zia infatti con fenomeni di crollo ed emissione di materiale litico, che viene poi seguito da emissione di piccole percentua-li di frammenti juvenili (magma fresco). Con il passare del tempo, se il livello della colonna magmatica continua a salire,si osserva non solo una maggiore abbondanza della frazione juvenile nel materiale espulso, ma anche un aumento dellagranulometria delle ceneri emesse. Aumenta gradualmente anche la vescicolazione di questi prodotti, fino al ripristino del-l’attività esplosiva di tipo stromboliano sul fondo craterico ed all’emissione di scorie, lapilli vescicolati e capelli di Peleé.

Oltre ai periodi non eruttivi, lo studio della composizione della cenere emessa aiuta a capire i processi magmatici chesi stanno sviluppando nelle viscere dei vulcani. Le analisi graulometriche e quelle dei componenti, effettuate durante glieventi eruttivi del 2001 all’Etna, hanno consentito di ricostruire la risalita del dicco di alimentazione dell’eruzione attraver-so gli strati più superficiali del vulcano, fino al suo attraversamento in una zona che conteneva un acquifero superficiale.Quest’ultimo ha innescato una violenta attività di tipo freatomagmatico, che è stata caratterizzata sia tramite lo studio deicampioni di caduta raccolti giornalmente, sia tramite lo studio della sequenza piroclastica campionata da sezioni oppor-tunamente scavate sulla sommità del vulcano. L’esperienza acquisita nel corso di questa eruzione e di quelle del passa-to hanno consentito di ricostruire la volumetria dei prodotti emessi e la dinamica eruttiva di questo evento.

I notevoli disagi causati alla popolazione, alle zone abitate ed agli aeroporti di Catania e Reggio Calabria dalla rica-duta di cenere che ha accompagnato l’eruzione 2002-2003 dell’Etna ed anche quella di Stromboli, hanno dato una nuovaspinta agli studi dei prodotti piroclastici e della dinamica di messa in posto. L’INGV si sta impegnando nello sviluppo diun sistema di monitoraggio più complesso ed articolato, che comprende anche la modellizzazione fisica delle nubi erut-tive e la loro dispersione nell’atmosfera, al fine di fornire all’aeronautica tutti i dati necessari a far volare gli aerei seguen-do delle rotte di sicurezza. A questo scopo verranno anche messe a punto nel prossimo triennnio delle nuove attrezzatu-re di rilevazione della cenere nell’atmosfera e di misura della sua concentrazione, e verranno sviluppati dei modelli teo-rici per la simulazione della dispersione delle nubi eruttive.

L’analisi delle ceneri eruttate viene eseguita anche sullo Stromboli, e serve non solo a caratterizzare le fasi eruttive dimaggiore intensità, come ad es. l’evento parossistico che si è verificato il 5 aprile 2003, ma anche gli eventi più insoliti,


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come ad esempio la formazione della densa nube di cenere umida che ha accompagnato e seguito il collasso di versan-te della Sciara del Fuoco del dicembre 2002.

Indagini petrologiche

Le indagini petrologiche servono a caratterizzare i prodotti emessi nel corso di eventi eruttivi sia di tipo esplosivo chedi tipo effusivo. Consentono di distinguere magmi emessi anche dalla stessa frattura eruttiva ma derivanti da sistemi dialimentazione distinti, e di ricostruire la dinamica che il magma segue dalla camera magmatica, durante la sua risalitaattraverso i dicchi, fino al suo raffreddamento sulla superficie. Per ottenere questo tipo di informazioni si eseguono studidei fenocristalli, dei loro inclusi, e degli xenoliti intrappolati nel magma, e si analizza la composizione dei vetri e dei micro-criliti della pasta di fondo. L’INGV dispone di laboratori per la misura degli elementi maggiori e di alcune tracce (INGV-CT), di laboratori di microscopia elettronica con annesso sistema di microanalisi all’avanguardia recentemente acquisitodalla Sezione INGV di Catania, di laboratori di petrologia sperimentale presso la sede di Roma, e di un laboratorio di misu-ra dei rapporti isotopici dello Stronzio presso l’INGV di Napoli - Osservatorio Vesuviano. Le misure dei rapporti isotopicisono fondamentali nello studio dei processi di stazionamento del magma nella crosta e nella valutazione di eventuali con-taminazioni con rocce crostali. Queste analisi servono anche a verificare eventuali mescolamenti tra magmi a composi-zione e genesi diversa, ed a ricostruire nel dettaglio i processi che il magma ha subito durante la risalita verso la super-ficie.

Le indagini petrologiche vengono applicate da diversi anni al monitoraggio dei vulcani attivi, sui quali hanno permes-so di conseguire risultati sorprendenti. Allo Stromboli, grazie alla campionatura effettuata durante ciascun evento paros-sistico, si è potuto rilevare che le fasi esplosive di maggiore intensità erano spesso caratterizzate dall’emissione di “pomi-ci bionde”, ossia di prodotti meno cristallizzati e più vescicolati. Questi studi sono stati applicati anche alle successioni piùantiche, ed hanno così permesso di riconoscere che l’attività storica di questo vulcano ha avuto dei caratteri costanti, conemissione di materiale cristallino e poco vescicolato nel corso dell’attività esplosiva di medio-bassa intensità che caratte-rizza questo vulcano, ed emissione anche di pomici bionde, di derivazione più profonda, durante i parossismi. Questasuccessione è abbastanza simile a quello che si è osservato all’Etna, dove vengono emessi i prodotti più cristallini, cheprobabilmente stazionavano nella parte alta del sistema, durante le fasi iniziali degli eventi eruttivi, mentre la prosecuzio-ne delle effusioni laviche porta a giorno il magma più profondo, ricco in gas e meno cristalllizzato.

È ancora grazie agli studi petrologici che si è potuto distinguere i due apporti magmatici che hanno caratterizzato leultime due eruzioni laterali dell’Etna del 2001 e del 2002-2003. La composizione chimica dei magmi emessi dal sistemasommitale si presentava infatti distinta rispetto a quella dei prodotti emessi dal sistema di fratture laterali. Questi studi,ancora in via di completamento dato il breve lasso di tempo intercorso dalla fine dell’eruzione, porteranno a migliorare laconoscenza del sistema di alimentazione che ha causato le eruzioni laterali, e quindi a prevedere meglio lo svolgimentodelle prossime fasi effusive.

Reti di telecamere

Una caratteristica delle eruzioni vulcaniche è, tra le altre, anche quella di subire repentine variazioni dello stile erutti-vo. Spesso a questi eventi sono associate vistose manifestazioni atmosferiche, come ad es. la formazione di fulmini quan-do l’atmosfera è satura di cenere vulcanica rilasciata dall’intensa attività esplosiva. Sin dal 1997 si è iniziato a costruire


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Un ricercatore dell’INGV,durante l’eruzione del vul-cano Stromboli 2002-2003,intento a campionare unacolata lavica e a misurarnela temperatura. Misure diquesto tipo servono a capi-re la possibile evoluzione diun’eruzione. I dati ottenutivengono inoltre usati persimulazioni del processoeruttivo in atto.

una rete di telecamere per il monitoraggio dei vulcani attivi (vulcanologia-FIG08). Inizialmente si trattava solo di teleca-mere sul visibile, ma col passare del tempo si è rilevata la necessità di integrare la rete sempre più con sensori all’infra-rosso termico ed anche con telecamere termiche, che potessero permettere una osservazione continua ed una registra-zione dell’attività vulcanica anche in presenza di nubi gassose dense, come spesso accade in prossimità dei crateri som-mitali dei vulcani attivi. La costruzione di una serie di postazioni fisse ha consentito una visione più completa dei fenome-ni da diverse angolazioni, direzioni e distanze, ed ha permesso inoltre una quantificazione dei fenomeni (altezza dellacolonna, densità del materiale eruttato nel corso di eventi di fontane di lava, ecc.), ed una osservazione continua dei feno-meni (vulcanologia-FIG09). Inoltre, questo tipo di strumenti consente una analisi di dettaglio degli eventi eruttivi, e l’ela-borazione in automatico di una elevata quantità di dati.

Le telecamere fisse possono essere posizionate anche in prossimità delle bocche eruttive, registrando spesso imma-gini uniche ed irripetibili che riprendono i fenomeni eruttivi sin dal loro inizio, e consentono quindi una ricostruzione deglieventi iniziali mantenendo il personale al riparo da inutili rischi. L’analisi quantitativa delle esplosioni registrate dalle tele-camere può anche portare alla previsione degli eventi di maggiore energia. Ad esempio sullo Stromboli, dove una tele-camera sul visibile è attiva nella zona sommitale sin dal 1997, l’analisi sistematica delle esplosioni e la parametrizzazio-ne delle loro caratteristiche ha consentito di ricostruire quelle situazioni che precedono, accompagnano e seguono glieventi maggiormente energetici. Il sistema verrà presto integrato con nuove telecamere all’infrarosso che consentirannouna registrazione continua dell’attività esplosiva sia di giorno che di notte. L’installazione di telecamere termiche, previ-ste sia sull’Etna che a Stromboli, permetterà una quantificazione dei processi eruttivi, ed accrescerà le potenzialità pre-visionali del sistema di monitoraggio.

Geochimica dei fluidi

Oltre alle indagini di tipo geologico, che apportano le conoscenze fondamentali per la comprensione dei fenomenieruttivi, la misurazione con cadenza giornaliera e plurigiornaliera delle emissioni fluide dalla sommità e dai fianchi degliapparati vulcanici attivi, consente di ricostruire la dinamica magmatica nei sistemi di alimentazione e relativi effetti sui pro-cessi di degassamento profondo. Le ultime eruzioni effusive del 2001 e del 2002-2003 dell’Etna hanno mostrato in pienol’importanza di queste conoscenze per la comprensione degli eventi eruttivi. I parametri chimici e fisici delle acque circo-lanti nell’edificio vulcanico etneo, ad esempio, vengono acquisiti sia in forma discreta che mediante tecniche di monito-raggio continuo così come i flussi gassosi emessi dal suolo in alcune aree pedemeontane. La composizione chimica edisotopica di tali emissioni gassose, ha consentito di valutare un crescente potenziale eruttivo del Mt. Etna ed una sua pro-babile riattivazione con alcuni mesi di anticipo rispetto all’evento del 2002-03. Parallelamente, vengono eseguite misuredel flusso di SO2 emesso dalle bocche mediante spettrometro a correlazionee (o tecnica COSPEC), misure dei rapportitra varie specie gassose tramite spettrometria all’infrarosso con trasformata di Fourier (FTIR) e tecniche di campionamen-to attivo e passivo del plume (Filter packs e Diffusive samplers). I risultati forniti da queste tecniche di misura, integraticon le altre informazioni di tipo vulcanologico, sismologico e geofisico, hanno permesso di ricostruire lo stato di alimen-tazione, degassamento e svuotamento del sistema magmatico che ha sostenuto l’attività eruttiva 2002-2003 dell’Etna. Inparticolare, il protrarsi di elevati flussi di SO2, i crescenti rapporti S/Cl e le contemporanee variazioni nella composizioneisotopica dell’elio, anche dopo la cessazione della fase di fontane di lava dell’Etna, accompagnata dall’abbondante rica-duta di cenere sui fianchi del vulcano, ha fatto intuire che il sistema di alimentazione dell’eruzione si trovava in uno statostazionario di rilascio dei gas. Gli stessi parametri, inoltre, hanno evidenziato dai primi di dicembre 2002, l’inizio di un lentodeclino della fase effusiva dell’eruzione.

Determinazioni dei parametri chimici e fisici degli acquiferi e misure di flussi di SO2 e rapporti S/Cl nel plume sonostate effettuate anche sullo Stromboli con le tecniche già citate e con reti di monitoraggio continuo del flusso di gas daisuoli durante il periodo eruttivo (dicembre 2002-luglio 2003). Preziose informazioni derivanti dalla geochimica dei fluidisono state anche ottenute a Panarea nel corso della crisi di degassamento avvenuta nel Novembre 2002. Le indaginigeochimiche hanno consentito di definire un modello del sistema geotermale che alimenta le emissioni gassose, nonchéle sue condizioni chimico-fisiche. Nei sistemi vulcanici caratterizzati dalla presenza di un plume, la composizione dellanube di gas consente, congiuntamente agli altri parametri acquisiti, di ricostruire le connessioni tra il sistema di alimenta-zione superficiale e quello profondo e di riconoscere eventuali connessioni tra sistemi apparentemente distinti. Possonoanche essere riconosciuti sistemi vicini spazialmente ma alimentati da sacche magmatiche ubicate a diverse profondità.Al momento è in via di installazione una rete di sensori ultravioletti che consentiranno la registrazione in continuo del flus-so di SO2 dalla sommità dello Stromboli, con trasmissione dei dati via cavo direttamente ad una delle sezioni dell’INGV.Questo sistema permetterà consistenti risparmi di tempo ed un notevole incremento nella continuità e nella frequenzadella raccolta dei dati. In questo modo sarà anche possibile ottenere la rilevazione di questi parametri durante fasi paros-sistiche. Il sistema verrà inizialmente testato sullo Stromboli e successivamente sull’Etna. Anche per il sistema di misu-razione dei rapporti tra specie gassose (FTIR) sono previste installazioni di strumentazioni da postazioni fisse. Le areevulcaniche Etna e Stromboli saranno anche oggetto di un ampliamento e sviluppo delle reti per il monitoraggio continuodei flussi di specie gassose dal suolo e dei parametri chimico fisici delle acque. Tali reti consentiranno di valutare in temporeale lo stato di attività di questi sistemi vulcanici. Infine, l’importanza della conoscenza dell’output delle emissioni gasso-se sottomarine di Panarea ha messo in luce la necessità soprattutto di un monitoraggio in continuo.

Monitoraggio magnetico

La ricerca dei precursori delle eruzioni può essere utilmente integrata dai segnali magnetici associati all’attività vulca-nica che hanno il grande pregio di integrare gli effetti di un fenomeno su un grande volume. Anche in assenza di fenome-ni locali, come un terremoto o l’apertura di una frattura, le modificazioni entro l’edificio vulcanico del campo di stress o


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dello stato termodinamico inducono variazioni nella magnetizzazione delle rocce. Queste variazioni delle proprietà dellerocce generano un’ampia varietà di segnali che possono apparire pure molto tempo prima di un’eruzione. La caratteriz-zazione di questi segnali potrebbe migliorare il controllo dei vulcani attivi e sviluppare una maggiore comprensione deimeccanismi pre-eruttivi che li producono. Purtroppo, il monitoraggio magnetico è stato applicato raramente in manieraregolare sui vulcani attivi, soprattutto date le contrastanti indicazioni che ha fornito nel passato. Le contraddizioni sonolegate alla difficoltà di stabilire una chiara relazione tra anomalia magnetica ed attività vulcanica. Alcune volte, sullo stes-so vulcano, non sono state scoperte anomalie magnetiche durante una fase eruttiva, mentre ne sono state osservateprima o dopo un’eruzione o durante una fase di quiescenza. Una serie di osservazioni coerenti condotte sui principali vul-cani italiani (Etna, Vesuvio e Vulcano) ha consentito tuttavia di stabilire qualche punto fermo sia in termini di ampiezzache di genesi degli effetti misurabili. Questi studi hanno anche evidenziato carenze del monitoraggio magnetico cheriguardano le tecniche di acquisizione dei dati e la capacità di riconoscere nei segnali gli eventi di natura geofisica.

Nell’ottica di portare rapidamente le osservazioni magnetiche in continuo a livelli di applicazione di punta per il con-trollo dei vulcani attivi l’INGV ha sviluppato metodi, hardware e know-how per l’acquisizione automatizzata e la pre-ela-borazione immediata di dati acquisiti simultaneamente da diverse stazioni magnetiche remote. In particolare è stato pro-gettato il Sistema automatico per il monitoraggio magnetico dei vulcani attivi, denominato Mag-Net, che ha richiesto:

• lo sviluppo e sperimentazione di strumenti dedicati ad operare in aree vulcaniche;• la messa a punto di tecniche di misura tese a ridurre gli effetti di fenomeni perturbatori esterni;• l’applicazione di metodologie statistiche avanzate per ottenere un criterio di valutazione dell’affidabilità dei segnali

magnetici quali precursori di eventi vulcanici;• l’implementazione di procedure automatiche per la modellizzazione dei dati acquisiti in tempo reale.

Il sistema automatico Mag-Net è stato sinora sperimentato all’Etna e a Stromboli. In particolare, dalla fine del 1998all’Etna è stata attivata una rete di 6 sensori scalari, mentre a Stromboli dall’inizio del 2003 è in funzione una rete di 3magnetometri gradiometrici. Questi dispositivi hanno consentito di osservare quasi in tempo reale le modifiche di tipolo-gia e livello dell’attività del campo magnetico locale all’Etna durante le eruzioni del 2001 e 2002, e allo Stromboli nel 2002-2003. Nei prossimi tre anni si prevede la sperimentazione – con varianti significative rispetto al monitoraggio geofisicotradizionale, sia nelle tipologie d’intervento sia nelle geometrie dei dispositivi di misura - anche sui vulcani napoletani e aVulcano. Sulla base delle esperienze maturate con il monitoraggio magnetico dell’Etna e dello Stromboli sarà possibileprogettare e realizzare reti di piccola apertura per la misura dell’intensità totale del campo magnetico terrestre. Lo scopoè di realizzare un sostanziale miglioramento della conoscenza geofisica dei fenomeni vulcanici in atto attraverso lo stu-dio dei transienti magnetici associati a variazioni del regime di stress o dello stato termodinamico collegati a risalita dimagma.


• Sviluppo dei sistemi di monitoraggio geodetico 3D nelle aree vulcaniche italiane.• Sviluppo dei sistemi di interferometria satellitare (SAR), dei dilatometri da pozzo e delle telecamere di controllo.• Progettazione e sviluppo di sensoristica a basso costo per la misura diretta dello strain.• Sviluppo della modellistica numerica 3D dei fenomeni deformativi nelle aree vulcaniche e dei meccanismi di intera-

zione vulcano-tettonici.• Modellizzazione della dinamica delle nubi di cenere e servizio di assistenza al volo per gli aeroporti di Catania e

Reggio Calabria.• Reti di sensori geochimici all’Etna ed a Stromboli.• Sviluppo della rete geochimica sui vulcani italiani.• Studio e sviluppo di procedure avanzate per l’analisi delle serie temporali di dati geodetici.• Sviluppo delle reti di monitoraggio magnetico nelle aree vulcaniche italiane.


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1.3. Geomagnetismo e Aeronomia

Le osservazioni sistematiche di grandezze geofisiche fondamentali per lo studio dell’ambiente elettromagnetico terre-stre come il campo geomagnetico, la densità elettronica ionosferica, le modalità di radiopropagazione, costituiscono unodei preziosi tesori che l’INGV ha accumulato in decenni di osservazione nei suoi osservatori.

Sistemi Osservativi per il Geomagnetismo

Gli osservatori geomagnetici INGV di L’Aquila e Castello Tesino (Tn) sono le strutture preposte al monitoraggio con-tinuo del campo magnetico terrestre in Italia e Baia Terra Nova in Antartide. Gli Osservatori di Castello Tesino (Italia) eBaia Terra Nova essendo normalmente privi di personale sono completamente automatici. I tre Osservatori sono collega-ti via Internet e rendono disponibili i propri dati anche all’esterno; per l’elevato standard internazionale che li caratterizza,forniscono i dati fondamentali per la comprensione dei meccanismi che governano la generazione e l’evoluzione delcampo stesso, anche con applicazioni al rischio ambientale su scala globale, incluso il continente Antartico. L’osservatoriodi L’Aquila è uno dei centri affiliati al progetto di scambio dati magnetici internazionale denominato INTERMAGNET cheprevede standard rigorosi di qualità. Per integrare le osservazioni ambientali in questo settore, si effettuano acquisizionidi dati elettromagnetici in differenti bande di frequenza, associate a fenomeni naturali legati sia alla dinamica della iono-sfera e della magnetosfera che a quelli di origine interna alla Terra.

Oltre agli Osservatori geomagnetici è presente la Rete Magnetica Nazionale, distribuita sul territorio nazionale con uncentinaio di punti dove, ad a intervalli periodici, vengono effettuate misurazioni programmate. I dati provenienti dagliOsservatori e dalla rete, con nuove misure a cadenza quinquennale, permetteranno la costruzione delle mappe di campomagnetico per il territorio italiano, utili non solo per ricerche di base ma anche come supporto alle applicazioni tecnologi-che nel settore della navigazione aerea e navale anche attraverso la taratura e calibrazione degli strumenti di bordo.

Osservazioni magnetiche sistematiche in reti di misura locali realizzate ad hoc permettono inoltre di attuare studi acarattere sismo-magnetico. In Italia centrale sono attivi dall’estate 1989 tre siti di registrazione dell’intensità di campomagnetico che permettono il monitoraggio e l’investigazione delle proprietà elettromagnetiche a scale temporali diverse.La variazione di alcuni indicatori può essere correlata all’attività sismica locale e regionale.

Sviluppo Tecnologico

Lo sviluppo previsto nel prossimo triennio riguarda il consolidamento e il miglioramento del sistema di acquisizione etrasmissione dati, l’introduzione di un maggior numero di punti di misura nella rete di scambio dei dati INTERMAGNET,

e lo sviluppo di stazioni magnetometriche automati-che. Le stazioni automatiche permetteranno l’instal-lazione di ulteriori Osservatori geomagnetici: il pro-getto attualmente più avanzato è quello relativoall’Osservatorio di Lampedusa, estremamente impor-tante perché situato alla più bassa latitudine inEuropa. Il potenziamento della rete sismomagnetica,mediante l’utilizzo di nuovi strumenti, e il perfeziona-mento della attuale distribuzione spaziale degli stes-si, permetterà un migliore approfondimento nell’usodi questo metodo di prospezione indiretta che con-corre alla migliore definizione dei processi tettonici inatto nel nostro territorio. A questo scopo sono previ-sti sviluppi tecnologici mirati alla realizzazione di unsistema interferometrico a larga banda, per l’analisicontemporanea in approssimazione di near-field deicampi elettrico e magnetico. Con tale sistema inno-vativo, sarà possibile discriminare manifestazionielettromagnetiche, di origine interna alla Terra, asso-ciate a processi tettonici.


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Sistema completo della ionosonda AIS. Si osservano l'unitàprincipale, l'amplificatore di potenza ed il PC che gestisce ilsitema (sul monitor è visibile uno ionogramma in formazio-ne). L'unità principale contiene il trasmettitore, il ricevitore, ildigitalizzatore ed il sistema di codifica del segnale; la pecu-liarità di questo nuovo radar HF consiste proprio nel sovrap-porre un codice all'onda elettromagnetica inviata nella iono-sfera per aumentare la capacità di riconoscimento dell'ecoutilizzando basse potenze in trasmissione.

Sistemi Osservativi per l’Aeronomia

L’INGV è attualmente l’unica istituzione scientifica in Italia che esplica le sua attività di monitoraggio dell’alta atmosfe-ra ionizzata attraverso osservatori e stazioni per la misura continua e sistematica delle grandezze geofisiche di interes-se quali densità elettronica a diverse quote del plasma ionosferico. Oltre a questa attività di osservazione sistematica,diverse campagne di misura vengono effettuate anche in zone remote e attraverso apparati sperimentali non convenzio-nali per la studio di particolari fenomeni geofisici inseriti nel più vasto e multidisciplinare settore scientifico delle “intera-zioni Sole-Terra”, in costante sviluppo e le cui finalità sono la conoscenza del sistema terrestre e della sua evoluzione, apartire dal nucleo interno della Terra fino al Sole e allo spazio interplanetario. L’importanza di mantenere queste attività ènota in tutto l’ambiente nazionale/internazionale anche come contributo essenziale per la previsione e mitigazione didiversi fenomeni geofisici che avvengono nello spazio circumterrestre che possono influire negativamente sull’uomo e suisistemi tecnologici di cui si avvale (Space Weather). Nel 2004-2006 si prevede quindi la continuazione delle attività isti-tuzionali di studio, monitoraggio e osservazione, ma anche lo sviluppo e la modernizzazione degli apparati e reti di misu-ra nonché l’utilizzo delle nuove tecnologie per il controllo, trasmissione, memorizzazione e gestione dati.

Le caratteristiche fisiche principali osservate in modo diretto sono connesse alla densità elettronica dell’alta atmosfe-ra, variabile in modo regolare e/o irregolare in funzione dell’ora del giorno, della stagione, delle coordinategeografiche/geomagnetiche, dell’attività solare e magnetica. Gli osservatori ionosferici dell’INGV sono situati a Roma,Gibilmanna(PA) e Baia Terra Nova (Antartide) e le osservazioni di routine, disponibili in real-time sui siti web dell’INGV edel World Data Center per l’Europa presso il Rutherford Appleton Laboratory (U.K.), si effettuano attraverso sondaggiionosferici verticali mediante ionosonde, ovvero sistemi radar in alta frequenza (HF). In particolare la stazione ionosferi-ca di Roma, frequentemente citata nella letteratura scientifica internazionale, è attiva dal 1949, coprendo oltre cinque ciclisolari di osservazioni continue che, oltre a costituire una banca dati tra le piu complete nel mondo, consente lo studio deicomplessi fenomeni fisici di interazione tra la media/alta atmosfera e lo spazio esterno contribuendo quindi alla compren-sione del Global Change. Attraverso i dati della stazione ionosferica di Roma, l’INGV provvede anche ad un importanteservizio di previsione ionosferica a medio termine, pubblicato ogni due mesi, necessario alla pianificazione dei radiocol-legamenti ad onda corta. Le previsioni, presentate in forma grafica, hanno validità nell’area mediterranea e di cui i prin-cipali utenti sono il Ministero della Difesa, il Ministero dell’Interno e la Protezione Civile.

La stazione polare di Baia Terra Nova nell’emisfero australe, costituisce un importante sito per l’osservazione e lericerche ai fini dello Space Weather e sue applicazioni alle comunicazioni transionosferiche su scala planetaria. È costi-tuita attualmente da una ionosonda KEL IPS42 e da tre riometri per il monitoraggio dell’assorbimento ionosferico causa-to da improvvisi e devastanti fenomeni che si originano sul Sole e che provocano deterioramento/interruzione delle comu-nicazioni Terra-Terra e Terra-Satellite.

Recentemente è stata depositata la domanda di brevetto per un nuovo sistema radar HF chiamato AIS-INGV(Advanced Ionospheric Sounder - INGV) il cui prototipo è stato realizzato interamente dall’INGV. Il radar presenta alcu-ne caratteristiche innovative che derivano dall’uso di un particolare codice complementare di fase che consente di impie-gare potenze relativamente modeste in considerazione del range investigato. AIS è stata installata con successo nel 2003presso l’osservatorio di Gibilmanna ed è attualmente in grado di monitorare alcune grandezze fisiche caratteristiche del-l’alta atmosfera visibili on-line. Lo scaling automatico delle tracce radar sviluppato all’INGV risulta essere molto affidabi-le non solo in regime di ionosfera “quieta”. Questo consentirà l’utilizzo di AIS come stazione di riferimento per ciò che con-cerne la conoscenza in tempo reale delle condizioni per le comunicazioni in HF. Infatti, sopratutto in caso di ionosfera


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Fin dal 1986 presso la base italiana Baia Terra Nova in Antartide è ope-rativo un osservatorio geomagnetico. L’osservatorio è oggi installato nel-l’area dell’Osservatorio Astronomico Submillimetrico Antartico (OASI,coordinate Lat. 74º 41’ 37” S, Long. 165º 5’ 51” E), raffigurato nella parte

centrale dell’immagi-ne. Nella stessa sonoanche riportate vedutedelle parti fondamen-tali dell’osservatorio:casetta variometri (inalto a sinistra), in cuisono alloggiati 2magnetometri vettoria-li e un magnetometroscalare; casetta misu-re assolute (in basso asinistra), dove vengo-

no eseguite giornal-mente le misureassolute nei periodiin cui la base è pre-sidiata; locale diacquisizione (inbasso a destra),dove vengono rac-colti i dati dai siste-mi di misura.

“disturbata” quando i modelli di previsione sono meno attendibili, la conoscenza in tempo reale della frequenza di plasmadello strato ionosferico F2 permetterà agli utenti una rapida correzione/scelta della massima frequenza utilizzabile (MUF)per effettuare un radiocollegamento tra due punti collocati in una area di alcune centinaia di Km intorno alla stazione diriferimento.

Sviluppo Tecnologico

Si prevedono sostanziali sviluppi dell’apparato sperimentale AIS per le applicazioni in regioni polari che presentanofenomeni fisici più complessi che non alle medie latitudini e per le quali il software INGV di interpretazione automaticadelle tracce radar dovrà essere implementato. È prevista la connessione continua in tempo reale via satellite tra AIS, cheverrà installata a Baia Terra Nova (Antartide), e server INGV dedicato.

Nella sua fase iniziale è anche una nuova attività sperimentale indirizzata al monitoraggio delle scintillazioni ionosfe-riche che, soprattutto in condizioni di “sole attivo”, sono responsabili dei disturbi/attenuazioni/perdita del segnale da satel-liti GPS con gravi conseguenze per i sistemi di navigazione e posizionamento. Per eseguire gli opportuni test di funzio-namento, acquisizione, processamento e trasmissione dati, un primo apparato sperimentale è stato installato nel settem-bre 2003 presso la stazione polare di Ny-Alesund (Svalbard) nell’emisfero nord gestita dal CNR. Il sito è stato scelto inquanto attualmente il monitoraggio delle scintillazioni da stazioni a terra è praticamente inesistente nelle calotte polari. Ilfuturo di questa attività prevede lo sviluppo di un opportuno network polare/aurorale di stazioni nei due emisferi nonchédi un sistema per la trasmissione/connessione continua in tempo reale tra il network e server INGV dedicato.Questo pro-getto verrà sviluppato in collaborazione con altri paesi e istituzioni scientifiche attraverso programmi internazionali di cuisi stanno ora gettando le basi.


• Completamento di osservatori geomagnetici e realizzazione dell’Osservatorio di Lampedusa.• Rioccupazione e misure sui caposaldi magnetici della Rete Nazionale.• Sviluppo di un sistema interferometrico a larga banda come contributo allo studio di processi tettonici.• Sviluppo del radar HF AIS per il monitoraggio ionosferico in zone remote (polari).• Sviluppo di un network polare di stazioni a terra per il monitoraggio delle scintillazioni ionosferiche.


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1.4. Geofisica Ambientale

La geofisica ambientale tratta lo studio dei processi geofisici che influiscono sulle condizioni ambientali a scala loca-le e globale (interazioni tra geosfera, biosfera, idrosfera e atmosfera) e comprende l’applicazione ad indagini ambientalidi metodologie di tipo geofisico. La recente affermazione di questo settore della geofisica si iscrive nel quadro della mag-giore attenzione rivolta alla salvaguardia dell’ambiente e allo sviluppo sostenibile da parte della pubblica opinione e delleautorità politiche e amministrative preposte al controllo, alla gestione e al mantenimento delle risorse ambientali.

Da tempo l’INGV ha avviato attività di monitoraggio e indagine nel settore delle geofisica ambientale, attività che, con-solidandosi, hanno conseguito notevole rilevanza non solo in ambito nazionale. Tali attività possono essere ricondotte adue categorie fondamentali:

• Caratterizzazione con metodi geofisici di aree di interesse ambientale: per tale attività si utilizzano tecniche, solita-mente non invasive, di tipo magnetico, geoelettrico e geo-radar, per rilevamenti e analisi, alle varie scale spaziali, deiparametri relativi a fenomeni ambientali di origine naturale e/o antropica;

• Studio dell’interazione tra processi geofisici e processi ambientali: per tale attività si utilizzano sistemi di osservazio-ne mono e multiparametrici per l’ambiente marino in grado di operare in modalità automatica anche per lungo tempo(fino ad un anno) e produrre serie temporali di dati geofisici e ambientali da interpretare con approccio multidiscipli-nare; in particolare tali sistemi acquisiscono osservazioni relative alla sismologia e vulcanologia, come fattori di modi-ficazione dell’ambiente marino e costiero, e all’emissione geologica e migrazione di gas serra in atmosfera.

Caratterizzazione con metodi geofisici di aree di interesse ambientale

Le applicazioni di metodologie geofisiche per la salvaguardia ambientale vanno dalla gestione alla tutela del territo-rio, sia nella fase di progettazione e valutazione di impatto ambientale, sia in quella di recupero di aree degradate o adelevato rischio ambientale. Si pensi ad esempio agli studi sui siti da adibire a discarica controllata, alle ricerche per lalocalizzazione dei corpi di discarica abusivi, alla definizione spaziale dei plume inquinanti nei terreni circostanti le disca-riche, all’individuazione nel sottosuolo di fusti metallici sepolti abusivamente contenenti rifiuti tossici e nocivi e a volteradioattivi. Inoltre le informazioni ricavate dalle indagini geofisiche forniscono spesso strumenti efficaci per l’elaborazionedi strategie di intervento sia per quanto riguarda l’impatto ambientale sia per esempio per la gestione e lo smaltimentodei rifiuti nonché nello studio per il ripristino di situazioni degradate, ed anche per il monitoraggio di situazioni ad elevatorischio ambientale. Troppo spesso le attività di gestione e smaltimento dei rifiuti non tengono conto delle più elementariregole per prevenire situazioni di inquinamento, mettendo a repentaglio soprattutto la conservazione delle risorse idriche

sotterranee. Tra i molti metodi geofisici esistenti per lo studio e l’e-splorazione del sottosuolo, quelli che hanno una maggiore applica-bilità in campo ambientale sono i metodi elettrici, magnetici ed elet-tromagnetici, spesso utilizzati insieme per una maggiore definizio-ne di alcune caratteristiche fisiche del sottosuolo. Negli ultimi anni,ricercatori di molti Paesi si stanno occupando delle applicazionidella geofisica in campo ambientale e diversi lavori sull’argomentosono apparsi su riviste scientifiche. Anche la ricerca di corpi metal-

lici sepolti, in particolare fusti èstata oggetto di vari studi consperimentazione di tecnichegeofisiche differenti.

Osservazioni geofisiche alsuolo per il monitoraggioambientale

L’INGV da alcuni anniimpiega sistematicamente letecniche geofisiche per il moni-toraggio in campo ambientale.Nell’ambito delle osservazionigeofisiche al suolo, prosegui-ranno in coordinamento con lestrutture preposte, gli studi perdefinire le caratteristichemagnetiche delle discariche dirifiuti solidi urbani e per la ricer-ca di oggetti metallici sepolti,

principalmente fusti contenenti sostanze tossiche. In questo settorel’INGV ha formulato standard operativi ed interpretativi di grandeaiuto per le forze di polizia che operano sul territorio. Nel prossimotriennio, oltre a sviluppare nuove tecniche di indagine, sarà possibi-


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Gli scavi eseguiti in corrispondenzadelle anomalie magnetiche (pannellicentrale e in basso) hanno portato allaluce un grosso quantitativo di rifiutipericolosi sepolti abusivamente.

Ritrovamento di una discaricainterrata di rifiuti tossici. A seguitodi misurazioni eseguite in superfi-cie con un magnetometro (pannel-lo in alto) sono state individuatealcune anomalie magnetiche inun'area agricola.

le produrre cartografia magnetica ad alta risoluzione spaziale in tempi molto rapidi usando magnetometri a pompaggioottico e GPS differenziali. Tali tecniche di indagine saranno utilizzate anche in campo archeologico, settore dove l’INGVè entrato recentemente e che intende sviluppare.

Osservazioni sul rumore elettromagnetico di origine naturale ed artificiale

Il rumore elettromagnetico di fondo ha un’origine sia naturale, principalmente rumore cosmico e rumore atmosferico,sia artificiale, cioè emesso dalle attività antropiche. Il contributo dovuto alle attività umane è di gran lunga prevalentesoprattutto quando ci avviciniamo alle frequenze delle emittenti dei sistemi di comunicazione, dei sistemi di trasporto del-l’energia elettrica e delle apparecchiature industriali. Tuttavia, anche il rumore naturale ha una notevole importanzasoprattutto nel campo di frequenze più basse. Il rumore elettromagnetico è quindi qualcosa di indesiderato che accom-pagnerà per sempre le nostre future attività. L’effetto del rumore elettromagnetico sull’uomo e sui viventi in generale, datala complessità del problema, non solo non è stato completamente capito ma, in alcuni casi, deve essere addirittura defi-nito. Un effetto altrettanto importante del rumore elettromagnetico si rileva su tutte le apparecchiature industriali e suisistemi di comunicazione. Le interferenze prodotte da e sugli apparati pongono seri problemi di compatibilità elettroma-gnetica. Per risolvere i problemi di compatibilità attualmente vengono seguite due direttrici: ridurre al minimo le emissio-ni, agendo sulle sorgenti interferenti, e/o migliorare i dispositivi rendendoli immuni al rumore. Capire e quantificare sia lesorgenti del rumore naturale distinguendo i vari contributi nei differenti campi di frequenza, sia il rumore artificiale che sisovrappone ad esso, è quindi fondamentale. Le attività osservative che l’INGV ha compiuto nei passati decenni costitui-scono una base sperimentale unica per una ricerca più sistematica soprattutto nei campi di frequenza più bassi ULF-ELF(Ultra-Extremely Low Frequency) fino alle HF (High Frequency). Recentemente anche le emissioni e il controllo dei campielettromagnetici nel campo delle microonde sono stati oggetto di studi e ricerche per fornire un contributo sperimentalee teorico in un ambito più vasto che interessa ora le attività umane. Verranno quindi avviati studi sui campi elettromagne-tici naturali ed artificiali a bassa frequenza (come quelli prodotti dagli elettrodotti) e ad alta frequenza (stazioni radiobaseper telefonia cellulare) tendendo al confronto tra i livelli naturali, attualmente poco conosciuti (misurabili in località di rife-rimento) e quelli artificiali. Questo approccio porterà alla definizione di standard operativi di misura e consentirà inoltre digiungere anche al monitoraggio sistematico in situazioni ambientali di particolare interesse.

Osservazioni da pallone aerostatico

L’INGV, e in particolare il Laboratorio di Nuove Tecnologie, è coinvolto nello studio della Terra dalla stratosfera (30-40km) attraverso l’uso di strumenti che prevedono l’impegno di metodologie acquisite e in sviluppo. Le descrizioni nel segui-to sono intese dal punto di vista tecnologico, e privilegiano la strategia osservativa all’osservabile.

Tre progetti prevedono lo studio della Terra dallo Spazio: Boomerang, Olimpo e Pegaso. Si tratta di missioni median-te palloni stratosferici a lunga durata in zona polare. I primi due, Olimpo e Boomerang (coordinati dall’ Università LaSapienza di Roma), hanno un carico utile prevalentemente cosmologico, con un piccolo pacchetto geofisico. Frutto di unaricca collaborazione internazionale tra INGV e altri partner italiani e stranieri (USA, UK e Israele) è ancora in fase di rea-lizzazione. Oltre alla costruzione e all’integrazione del pacchetto geofisico (costituito da un magnetometro vettoriale inte-grato con il sistema di orientamento) l’INGV si occuperà del sensore solare per entrambi i palloni e della telemetria diOlimpo. Il terzo, denominato Pegaso, è un piccolo pallone (poco più di 10 kg di payload, contro circa una tonnellata deiprimi due) che trasporta esclusivamente un pacchetto geofisico con il sistema di telemetria e telecomandi. Il dispositivoverrà ultimato entro il 2004 e se ne prevede il lancio entro due anni. Il pacchetto geofisico minimo comprende un magne-tometro per lo studio delle anomalie magnetiche a scala continentale, ma potrà essere arricchito da sensori geochimiciper lo studio di inquinanti ed aerosol in stratosfera.


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L’immagine al centro mostra il prototipodel pathfinder PEGASO, privo dei sen-

sori geofisici ma completo di tele-metria satellitare, sistema di posi-

zionamento, calcolatore di bordoed alimentazione solare. Il pro-totipo è in grado di operare instratosfera per oltre un mese(dipendentemente dalla naturadel pallone) trasmettendo aterra dati di interesse geofisico.A sinistra: la Base di Milo

(Trapani) durante alcune fasi dilancio del pathfinder: il gonfiaggio

del vettore di HASI (iniziato alle6:17) ed il pallone in volo (lancio alle

6:54). Si può notare come la dimensionedel payload, collegato all’estremità inferiore della fune, sia vera-mente piccola rispetto al pallone.L’immagine a destra mostra un esempio di traiettoria polaredisegnata da un pathfinder americano lanciato dalla base diMcMurdo, come possibile ipotesi di volo per PEGASO. Nati perlo previsione della traiettoria degli LDB, i pathfinder modificativerranno usati per lo studio delle anomalie geomagnetiche ascala continentale.

Studio dell’interazione tra processi geofisici e ambientali

È ormai riconosciuto dalla comunità scientifica internazionale che molti fenomeni e processi che hanno luogo sulnostro pianeta (e.g., geochimici, vulcanici, sismologici, biologici) sono interdipendenti. Un esempio significativo è rappre-sentato da alcuni ecosistemi marini che si sviluppano solo in certe condizioni ambientali caratterizzate da emissione dimetano dai fondali marini, a sua volte influenzata dalla geodinamica dell’area. È quindi evidente che l’approccio monodi-sciplinare, ovvero rivolto ad ogni singola disciplina isolata dalle altre, non risulta idoneo alla comprensione del contestoambientale in cui alcuni fenomeni o processi si sviluppano. Per questo motivo si è andato via via affermando, a partiredalla metà degli anni ’90, un approccio di tipo multidisciplinare che può evidenziare eventuali interdipendenze non anco-ra note. L’approccio multidisciplinare risulta particolarmente appropriato nell’esplorazione delle aree marine che, come ènoto, occupano complessivamente più di 7/10 della superficie terrestre e rimangono ancora in gran parte inesplorate. Aglioceani e ai mari è infatti attribuito un ruolo chiave nelle variazioni climatiche, per investigare le quali è necessario dispor-re di osservazioni di varia natura. In particolare, molte aree di interesse geofisico e ambientale sono localizzate nei fon-dali marini ( si pensi ad esempio all’area Mediterranea) e per tale motivo dall’inizio degli anni ’80 i geofisici, in specialmodo sismologi e magnetisti, hanno ravvisato la necessità di estendere ai bacini oceanici le osservazioni normalmenteeffettuate in aree terrestri.

Osservazioni sul degassamento della litosfera

Recenti osservazioni effettuate in aree caratterizzate dalla presenza di importanti manifestazioni geologiche (adesempio vulcani di fango) hanno evidenziato che i processi geofisici di degassamento della crosta terrestre sono in stret-ta relazione con la neotettonica e l’attività sismica e costituiscono una enorme sorgente di metano per l’atmosfera, rap-presentando quindi una componente non trascurabile del budget atmosferico dei gas serra. Le osservazioni si basanosull’uso di tecniche di campionamento di gas quali closed chamber method, inverted funnel system, flussimetri.

Osservazioni e rilevamenti del ghiacciaio antartico

L’ INGV, in collaborazione con l’Università di Milano, si occupa da tempo di rilevamenti glaciologici in Antartide. Sonostate condotte campagne di rilevamento su scala continentale per rilevare la topografia del bedrock, l’esplorazione dinuovi laghi sub-glaciali, il rilevamento della morfologia dei ghiacciai di sbocco, delle lingue glaciali e delle piattaforme gal-leggianti. Tali rilevamenti rivestono una enorme importanza nello studio del bilancio di massa del ghiacciaio antartico enella determinazione del riscaldamento globale. Per queste osservazioni, presso il Laboratorio di Geofisica Ambientaledell’INGV, sono state sviluppate oltre alle tecniche di analisi ed elaborazioni dei segnali da radar glaciologici anche dueradar per rilevamenti profondi. L’ultima realizzazione, il radar a compressione d’impulsi, sfrutta le più avanzate tecnicheradaristiche. Esso si basa su tecniche impulsate a codifica di fase e operazioni di correlazione on-line del segnale d’eco.Un simile strumento, date le sue caratteristiche di leggerezza e basso assorbimento, ha una maggiore flessibilità di impie-go (soprattutto per essere installato su un aereo) e una migliore risoluzione spaziale. Esso sarà impiegato nelle prossi-me campagne di misura per sfruttare la maggiore risoluzione delle stratificazioni interne del ghiacciaio antartico. Con que-sti strumenti sono state compiute osservazioni su vasta scala che hanno contribuito a risolvere decine di migliaia di chi-lometri di profili di radar per elaborare la topografia del bedrock soprattutto del settore est dell’Antartide e la scoperta di14 nuovi laghi sub-glaciali.


• Monitoraggio ambientale con cartografia magnetica ad alta risoluzione spaziale con magnetometri a pompaggio otti-co.

• Studio del rumore elettromagnetico emesso da attività antropiche.• Osservazioni magnetometriche e geochimiche da pallone aerostatico.• Osservazioni glaciologiche per lo studio dello scioglimento dei ghiacciai e del riscaldamento globale.• Svolgimento di nuove campagne terrestri i marine per la misura di concentrazione dei gas serra e aggiornamento dei

relativi database.


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1.5. Metodologie geochimiche

Le ricerche sulla geochimica dei fluidi e l’attività di sorveglianza vulcanica, eseguita attraverso il monitoraggio di para-metri geochimici, si basano sull’analisi di parametri intensivi (tipicamente composizioni chimiche ed isotopiche delle fasifluide presenti nella crosta terrestre) ed estensivi (flussi di materia) misurati attraverso sistemi osservativi idonei ubicati nelterritorio e laboratori specializzati in dotazione alle differenti sezioni INGV.

Nel corso del passato triennio, i dati acquisiti dalle reti INGV hanno portato ad un notevole approfondimento delle cono-scenze nel campo della geochimica dei fluidi e delle sue applicazioni allo studio dei processi vulcanico e sismico. Ne sonotestimonianza i numerosi lavori scientifici che in particolare hanno riguardato sia lo sviluppo di nuove metodologie d’inda-gine sia l’elaborazione di modelli concettuali dei vulcani presenti nel territorio quali Campi Flegrei, Etna, Ischia, Panarea,Pantelleria, Stromboli, Vesuvio, Vulcano. Tali modelli sono la base per l’interpretazione dei dati di sorveglianza vulcanicaed in particolare sono stati indispensabili per la corretta interpretazione delle variazioni composizionali e nei flussi di massaosservati durante l’evolversi di crisi vulcaniche eruttive (ad esempio Etna 2001, 2002-3, Stromboli 2002-3) e di crisi vulca-niche non accompagnate da eruzioni (Vulcano 1996, Vesuvio 1999, Campi Flegrei 2000, Panarea 2002-3).

A scala più globale le ricerche condotte dall’INGV hanno portato ad una migliore comprensione (a) del processo didegassamento terrestre che interessa vaste zone dell’Italia centrale e meridionale, (b) della correlazione fra aree ad inten-so degassamento con le zone ad alta sismicità e, più in generale, (c) del ruolo del degassamento terrestre nella geodina-mica regionale.

Altre ricerche hanno riguardato il monitoraggio di siti utilizzati per iniezione di CO2 di derivazione industriale in serbatoinaturali contenenti idrocarburi (progetto sperimentale in Canada). Si sta indagando sull’impatto ambientale di questa tec-nologia.

L’attività di ricerca e monitoraggio si basa su un sistema osservativo complesso che può essere sintetizzato in tre grup-pi principali meglio dettaglati nel seguito:

• le reti di monitoraggio continuo, che consentono la misura a distanza e ad alta frequenza di un limitato numero di para-metri geochimici spia;

• le indagini discrete, attraverso le quali si è in grado di campionare aree più vaste ed ottenere informazioni riguardantiun numero sensibilmente più elevato di parametri;

• le misure nei plumes vulcanici.

Reti di monitoraggio continuo

Nell’ambito del primo gruppo, l’INGV ha sviluppato delle reti di monitoraggio nelle principali aree vulcaniche italianequali Vulcano, Etna, Vesuvio, Campi Flegrei e Stromboli, nonché in alcune aree sismiche (Umbria, Piemonte, Sicilia Occ.,ecc). Le reti sono dotate di sensori specifici per la misura di differenti parametri: capacità riducente e temperatura di gasfumarolici; temperatura, gradiente termico, flussi di anidride carbonica nei suoli; temperatura, conducibilità elettrica, pH, Eh,CO2 disciolta, radon disciolto e livello piezometrico di falde acquifere; parametri meteorologici. Le frequenze d’acquisizio-ne, da qualche minuto a qualche ora, sono molto più elevate rispetto ad altri sistemi osservativi geochimici e consentonodi indagare e studiare quei processi naturali caratterizzati da variazioni di breve durata quali ad esempio gli effetti di even-ti eruttivi e dei terremoti nei corpi idrici e nei sistemi idrotermali e/o l’occorrenza di precursori geochimici. Nel caso di crisivulcaniche, tali sistemi garantiscono di avere in tempo reale informazioni sull’evoluzione dei processi in corso. Questo è digrande interesse nell’ambito dei programmi di sorveglianza vulcanica e sismica che l’INGV istituzionalmente svolge. Nelcorso del triennio 2004-2006 si intende:

• ammodernare ed ampliare le reti nelle aree vulcaniche Etna, Vulcano, Stromboli e Vesuvio. Inoltre, per quanto riguar-da le aree soggette ad attività sismica verranno effettuate nuove installazioni nell’Appennino Centrale e Meridionale ein Sicilia Occidentale, e verrà potenziata la rete nell’area piemontese. In totale verranno effettuate circa 20 installazio-ni. Parallelamente si provvederà all’ammodernamento della rete Stromboli-gas ed Etna-acque. Ciò avverrà in modoprogressivo con l’introduzione di nuove stazioni realizzate dallo stesso INGV;

• ammodernare e/o sviluppare il software di gestione, condivisione, validazione ed elaborazione semi automatica dei dati,utilizzando sistemi elaborativi basati su reti neurali e logica neuro-fuzzy. La realizzazione di reti private virtuali fra i labo-ratori e le sale di monitoraggio geochimico delle sezioni dell’INGV e di calcolo distribuito (vedi progetto GRID) favoriràil rapido sviluppo di questi settori;

• sviluppare nuovi sensori per la misura del rapporto gas/acqua e del flusso di energia e del gradiente termico in areefumaroliche, pressione totale dei gas disciolti, misura del contenuto in radon, determinazione del profilo di temperatu-ra e pH nelle falde acquifere, ecc.;

• sviluppare stazioni automatiche per l’acquisizione di immagini IR. Tali stazioni verranno sperimentate ed installate nellearee anomale dei crateri del Vesuvio e della Solfatara di Pozzuoli. Il sistema permetterà il monitoraggio in continuo dellatemperatura del suolo delle aree calde soggette all’emissione diffusa di fluidi vulcanici. L’acquisizione contemporaneadi parametri meteorologici (vento, temperatura dell’aria, piovosità, ecc.) permetterà di utilizzare tali dati per valutazionisul flusso termico associato all’emissione gassosa che costituisce il termine principale nel bilancio energetico dei duevulcani Campani; sviluppare sistemi di monitoraggio continuo di parametri geochimici in ambiente sottomarino per l’ap-plicazione a Panarea.


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Indagini Discrete

Tali indagini prevedono la presenza sul territorio di ricercatori e tecnici specializzati sia nel campionamento dei fluidinaturali (acque, gas fumarolici, emissioni gassose, manifestazioni sottomarine) sia nella misura di parametri geochimiciin situ (flussi gassosi dal suolo, temperatura, pH, ecc.). Tali attività vengono svolte con cadenza variabile (normalmenteda mensile a settimanale), in relazione allo stato di attività delle aree monitorate ed all’accessibilità dei siti di campiona-mento. Le analisi sono eseguite presso i Laboratori analitici INGV, specializzati nelle determinazioni chimiche (costituen-ti maggiori e minori) ed isotopiche (δ13C, δ18O, δD, 3He/4He) di fluidi vulcanici-idrotermali. A fronte della notevole comple-tezza di informazione (quantità e precisione dei parametri monitorati, ampiezza delle aree indagate), tali attività richiedo-no un notevole impegno di personale specializzato. Campionamenti sistematici e campagne estese di misura sono perio-dicamente eseguite nelle aree vulcaniche italiane (Vulcano, Etna, Vesuvio, Campi Flegrei, Stromboli, Pantelleria, Lipari,Ischia e Colli Albani) e nei fondali marini interessati da attività fumarolica (Isole di Panarea e Vulcano, Canale di Sicilia,golfo di Napoli e di Pozzuoli). Sistemi analoghi sono stati sviluppati anche nell’ambito di progetti per lo studio ed il moni-toraggio di aree sismiche attive (Appennino centrale e meridionale, Sicilia Occidentale ed orientale, Friuli e Piemonte).Nel caso di crisi vulcaniche e sismiche sono organizzate campagne straordinarie con il coinvolgimento, all’occorrenza,degli operatori delle differenti sezioni. Nel corso del triennio 2003-06 si intende:

• introdurre strumenti ricognitivi automatici allo scopo di raggiungere aree di campionamento e di misura non facilmen-te accessibili. La difficoltà oggettiva nel campionamento di emissioni di fluidi in aree soggette a rischi naturali (qualiad esempio le aree crateriche di vulcani in eruzione, o fondali marini, ecc.) costituisce da sempre un ostacolo per laricerca ed per il monitoraggio geochimico. Questa problematica è risultata evidente nel caso recente della crisi diPanarea dove si è dovuto campionare le intense emissioni fumaroliche sottomarine in condizioni di rischio. L’INGV sipropone di risolvere almeno in parte tale problema dotandosi di opportuni mezzi (ROV, ROBOT, ecc.) per eseguirericognizioni in aree a rischio e, ove possibile, per il campionamento automatico;

• migliorare ed ammodernare la strumentazione per le misure dei flussi gassosi dal suolo. Tale obiettivo verrà raggiun-to sia utilizzando differenti tipi di sensori di gas sia migliorando il software necessario alla esecuzione delle misure;

• eseguire campagne periodiche di campionamento in aree sismiche attualmente non indagate sistematicamente, cer-cando di identificare aree dove può essere realizzato un monitoraggio multidisciplinare;continuare lo studio del processo di degassamento naturale di CO2 che interessa l’Italia tirrenica e delle correlazionifra degassamento, sismicità e geodinamica;

• mettere a punto mezzi idonei per lo studio del processo di iniezione di CO2 di derivazione antropica (industriale) inserbatoi naturali, con particolare attenzione alla individuazione di siti adatti alla iniezione di CO2, alla modellazione

degli effetti collegati, alla progettazione di reti di monitoraggio per il controllo del processo.

Misure dei plumes vulcanici

Le misure con tecniche di remote sensing dei plumes vulcanici vengono periodicamente eseguite all’Etna ed a


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Personale specializzato INGV impegnato nel campionamento dei fluidi emessi dai fondali marini antistanti l’isola di Panarea in occasio-ne della crisi vulcanica 2002-2003.

Stromboli. Le misure sonoeseguite sia con tecnichespettrometriche (COSPEC,FTIR) sia con tecniche dicampionamento automaticodei plumes attraverso filtri Lafrequenza delle campagnevaria in funzione dello statod’attività del vulcano. Durantele recenti eruzioni dell’Etna edi Stromboli tali misure sonostate eseguite con frequenzaelevata ed hanno dato risulta-ti di notevole interesse. Nelcampo delle misure telemetri-che sono state da poco svi-luppate nuove tecnologie inte-grative ed alternative a quellenormalmente utilizzate nelcampo vulcanologico.Nell’ambito del triennio 2004-2006, l’INGV si propone di:

• approfondire le tecni-che di monitoraggio dei rap-porti S/Cl e S/C nei plumesvulcanici mediante sensorielettrochimici e misure tele-metriche;• acquistare sistemi dimisura spettrometrici di nuovagenerazione (DOAS) e ren-derli operativi per lo studio deiflussi di SO2 da crateri vulca-nici;

• indagare le possibilità di rendere operativi sistemi automatici per il monitoraggio in continuo dei flussi di SO2 associa-ti a plumes vulcanici.


• Ampliamento delle reti di osservazione, anche sottomarine, con utilizzo di tecniche automatiche, per la sorveglianzadei vulcani e dell’ambiente (emissioni dalla Terra all’Atmosfera).

• Monitoraggio delle zone sismogenetiche (studio dei precursori e della dinamica dei terremoti).


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Immagine IR notturna dell’internodel cratere del Vesuvio (Marzo2002). Le aree riscaldate dall’e-missione diffusa di gas vulcanicisono evidenziate da tonalità dirosso. Il monitoraggio in continuodel flusso termico del Vesuvio edella Solfatara di Pozzuoli è unodegli obbiettivi INGV per il triennio2003-06.

1.6. Sistemi osservativi geodetici

Il contributo dei sistemi osservativi geodetici è quello di fornire uno strumento d’indagine dei processi dinamici in attomediante la misura dell’evoluzione temporale del campo di deformazione crostale e di quello gravitazionale. In questasezione vengono presentate le attività, tra loro strettamente legate, delle tecniche GPS, della gravimetria, della mareo-grafia e della batimetria.

Particolare enfasi viene data alla tecnica geodetica spaziale Global Positioning System (GPS), che è ormai conside-rata uno dei più potenti sistemi osservativi geodetici. Tuttavia, nonostante la ricerca geodetica finalizzata a tali studi abbiaavuto rapidi sviluppi, in Italia è ancora limitata dall’assenza di una densa rete geodetica nazionale permanente dedicataalla geofisica e che abbia gli standard qualitativi necessari.

La rete GPS a scala nazionale

Lo sviluppo di una rete di stazioni GPS permanente a scala nazionale che risponda a tale necessità è la priorità sullaquale si concentrerà il lavoro nel triennio 2004-2006. Questa esigenza scientifica è ormai irrinunciabile sia per la comu-nità geodetica in senso stretto che per la comunità sismologica e vulcanologica. Recenti risultati scientifici dimostranoinfatti inequivocabilmente che una rete geodetica permanente può aumentare notevolmente le conoscenze relative allacinematica e dinamica della nostra penisola, con importanti ricadute sulle stime della pericolosità sismica.

Nel corso del precedente triennio sono stati affrontati in maniera sistematica i temi riguardanti gli standard per lamonumentazione dei siti e il tipo di strumentazione GPS da utilizzare, attraverso test comparativi. Sono stati quindi affron-tati i problemi inerenti la gestione dei dati acquisiti e la loro diffusione nella comunità scientifica nazionale e internaziona-le. Inoltre, è stato creato un primo nucleo di stazioni GPS permanenti con trasmissione dati in tempo reale centralizzataalla sede di Roma e sviluppati sistemi di analisi dati automatizzati di alto livello qualitativo che rappresentano un primoimportante passo verso la costruzione della rete nazionale.

L’obiettivo, sicuramente ambizioso e dipendente dalle reali risorse a disposizione, è quello di arrivare al 2007 con unarete costituita da 90 ricevitori GPS installati su tutto il territorio nazionale, la maggior parte dei quali collegati in temporeale utilizzando la trasmissione satellitare già acquisita, testata e utilizzata dalla rete sismica nazionale. Si prevede, ovepossibile, di installare i monumenti GPS in corrispondenza delle stazioni sismiche in trasmissione satellitare, per ridurree ottimizzare costi e risorse. L’utilizzo della trasmissione satellitare consente la condivisione delle necessarie competen-ze tecniche e tecnologiche con i laboratori sismologici, incrementando cosi le forze necessarie per realizzare la rete geo-

detica nazionaleLa rete GPS di riferi-

mento nazionale INGVpermetterà di meglioinquadrare le reti locali giàrealizzate, o in via di defini-zione, su aree di particola-re interesse quali quelle amaggiore rilascio di ener-gia sismica. Attualmente inItalia reti locali di questotipo esistono lungo la cate-na appenninica e sullearee vulcaniche. In questearee le geometrie e le stra-tegie di misura sono fun-zionali all’assetto struttura-le ed alla dinamica dell’a-rea monitorata, ma ingenere sono basate sul-l’applicazione di tecnichedi GPS statico, in campa-gne con frequenze annualio pluriennali, nelle qualidiventa d’estrema utilitàpotersi avvalere di stazioni


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Distribuzione delle stazioni GPS permanenti dell'INGV. Itriangoli rossi e verdi indicano le stazioni operative sulterritorio nazionale, mentre i triangoli gialli indicano lestazioni in corso di installazione. La rete geodetica GPSpermanente consente un accurato monitoraggio delledeformazioni crostali, contribuendo ad una migliore defi-nizione delle sorgenti sismogenetiche e della geodinami-ca di questo settore del Meditterraneo.

appartenenti alla rete nazionale permanente cui potersi agganciare, per dare un quadro cinematico completo. È auspica-bile che l’evoluzione della rete permanente nazionale, accompagnata da un’adeguata crescita delle risorse destinate allageodesia, favorisca la realizzazione di reti GPS locali in aree attualmente non coperte, ma comunque di estremo interes-se geofisico quali quelle della Sicilia Occidentale (area del Belice) o dell’Appennino Calabro – Lucano.

Parallelamente alla nascita delle rete permanente, si propone di realizzare un centro analisi dati dedicato alla gestio-ne e finalizzato alla condivisione dei dati acquisiti dalla rete permanente all’interno delle sezioni INGV, attraverso un ser-ver centrale nel quale confluiscano tutti i dati provenienti dalle stazioni GPS. Questi dati saranno a disposizione di tutti glioperatori INGV e una seconda macchina gestirà i file provenienti dalla stazioni GPS per la loro distribuzione a tutto ilmondo esterno, in modo da essere completamente a disposizione della ricerca.

Nel triennio si prevede inoltre di richiedere l’inserimento di alcune delle attuali e future stazioni GPS permanenti nellarete EUREF (European Reference Frame) e di diventare centro locale di analisi (Local Analysis Centre- LAC) per quan-to riguarda il centro di calcolo del sistema di monitoraggio GPS continuo europeo. Sarà realizzato un GIS delle reti GPSdell’INGV, in modo di disporre di un mezzo informatico che possa descrivere lo stato delle reti e le caratteristiche dellediverse stazioni GPS. Il GIS conterrà tutte quelle informazioni che consentiranno la maggiore fruibilità sia per scopi scien-tifici sia divulgativi delle reti GPS.

Il forte investimento finanziario richiesto per la costruzione della rete potrebbe essere coperto parzialmente dai diver-si progetti nazionali e internazionali in cui è coinvolto l’INGV in campo geodetico.

In particolare il progetto PROSIS del MIUR, citato in precedenza nel paragrafo Metodologie di SorveglianzaSismologica, contribuirà all’acquisto e alla realizzazione di circa 60 stazioni GPS permanenti nelle regioni “Obiettivo 1”della Comunità Europea. Sarebbe opportuno estendere questa rete all’intero territorio italiano, allo scopo di costituire unarete omogenea di osservazione e di studio del campo di deformazione dall’arco alpino alla Sicilia, analogamente a quan-to realizzato negli ultimi 10 anni nella più attive aree sismiche del pianeta (Giappone, Stati Uniti, ecc.).

Sviluppo di tecniche osservative geodetiche non GPS

Accanto alla attività di realizzazione della rete GPS, si ritiene anche necessario sviluppare, nelle aree sismogeneti-che, tecniche di rilevamento della componente clinometrica delle deformazioni del suolo, come già avviato in alcune diqueste (M.ti Iblei), le quali consentono di coprire uno spettro di frequenza temporale e di intensità di deformazione che lereti geodetiche classiche difficilmente occupano. Inoltre, lo sviluppo della ricerca si avvarrà anche di tecniche di osserva-zione e monitoraggio della regione italiana e del Mediterraneo mediante dati di livellazione, gravimetrici e mareografici,che costituiscono un prezioso patrimonio geodetico dell’INGV.

Monitoraggio di frane con tecniche GPS integrate

Nell’ambito di progetti di ricerca nati da stretta collaborazione tra l’INGV e l’Università degli Studi di Bologna, è stato


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Rappresentazione tridimensionale del fondo marino nell’aricipelago dell’isola di Panarea (Isole Eolie). Le coordinate orizzontali sonoespresse come distanza in metri dall’Equatore e dal centro del fuso 32, mentre la scala delle altezze rappresenta quote in metri sul livel-lo del mare. L’immagine è stata realizzata utilizzando dati acquisiti tramite un rilievo batimentrico multibeam. Nel Novembre 2002 l’areaè stata interessata da un’anomala emissione di gas legati ad attività vulcanica. Il verificarsi di fenomeni di questa entità, in questo set-tore dell’arco eoliano, è un accadimento ricorrente attestato dalle fonti storiche fin dall’epoca romana.

sviluppato un sistema integrato di monitoraggio mirato al controllo degli spostamenti superficiali mediante tecniche geo-detiche e di telerilevamento. Allo stato attuale dei lavori, le tecniche utilizzate sono il GPS, in modalità Statica, Rapido-Statica e Cinematica, la Fotogrammetria Digitale Aerea ed il Laser Scanning terrestre. Si stanno testando altre metodo-logie, quali la Fotogrammetria da Immagini Satellitari, per ampliare il campo delle possibili applicazioni.

Il sistema si basa sul confronto diretto tra modelli digitali del terreno (DEM) e conseguente analisi dei residui in quota.Il GPS cinematico, data la rapidità operativa di acquisizione ed elaborazione dati, è uno strumento estremamente versa-tile per ricavare DEM in tempo reale ed a basso costo. Inoltre, la precisione interna del modello che si ottiene, calcolatamediante analisi di cross-correlazione, è di pochi centimetri (generalmente 10-20 cm). La fotogrammetria offre il vantag-gio di poter ricavare DEM storici per valutare l’evoluzione dinamica di versanti instabili su un’ampia scala temporale.Nell’arco del prossimo triennio si propone di continuare tale attività di monitoraggio di frane su finanziamenti esterni eINGV anche a scopo di Protezione Civile.

Gravimetria

Accanto alle attività di monitoraggio gravimetrico che si effettuano sui vulcani attivi italiani, verrà anche proposto losviluppo di un gravimetro per la misura assoluta dell’accelerazione di gravità g, totalmente nuovo, ad alta sensibilità edelevata accuratezza, compatto e trasportabile. L’accuratezza assoluta di questo gravimetro ad interferometria atomicapuò arrivare ad 1 parte in 109 (un ordine di grandezza migliore dei gravimetri assoluti a caduta libera), il tempo di acqui-sizione dati può essere di 1 secondo, e non ci sono limiti circa il tempo di operatività. Con opportune modifiche, lo stru-mento è in grado di fornire anche la misura del gradiente dell’accelerazione di gravità, funzionando così sia come gravi-metro assoluto che come gradiometro ad elevatissima sensibilità. Tale ricerca verrà perseguita da una collaborazione tral’INGV e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Firenze ed il LENS (Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non Lineare).Il progetto si propone anche di sviluppare uno strumento trasportabile di alta precisione per misure in situ da utilizzare ingeofisica.

Mareografia e livello del mare

Nell’arco del triennio di riferimento si prevede di continuare la ricerca sulle variazioni recenti del livello del mare e sulledeformazioni crostali nei differenti ambienti geodinamici (aree stabili, sismiche e vulcaniche) mediante lo studio di indica-tori archeologici costieri, dati geodetici, geologici, mareografici e batimetrici. Lo studio verrà perseguito prevalentementesu finanziamenti esterni e focalizzerà verso la interpretazione e modellazione dei dati acquisiti durante il triennio prece-dente.

Batimetria

Rilievi batimetrici di dettaglio verranno realizzati in aree sottoposte a fenomeni vulcanici e/o tettonici rilevanti con loscopo di stimare le variazioni di morfologia del fondale di aree costiere nel corso di eventi geofisici rilevanti. Potrannoessere stimate le deformazioni del fondale dalla ripetizione nel tempo delle batimetrie. Nel caso di esalazioni per causevulcaniche, come ad esempio a Panarea, diviene possibile stimare la distribuzione dei centri esalativi, anche a fini diProtezione Civile.


• Consolidamento della rete GPS di riferimento nazionale per applicazioni di tipo geofisico.• Misure assolute di gravità con strumenti ad interferometria atomica ad altissima sensibilità per misure in situ.


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1.7. Telerilevamento

Le tecnologie di Telerilevamento aereo, satellitare e prossimale rappresentano da alcuni decenni insostituibili strumen-ti per lo studio e la sorveglianza di aree sismogenetiche e zone vulcaniche. Le tecniche della Interferometria SARDifferenziale basate su dati satellitari, sono oggi protagoniste di una rivoluzione nel campo della sismologia e vulcanolo-gia, simile a quella che i satelliti METEOSAT e NOAA hanno prodotto nel settore meteorologico. Le ricerche INGV in que-sto campo stanno crescendo rapidamente, e sono finalizzate ad un miglioramento delle metodologie di analisi che consen-tano di misurare gli spostamenti del suolo con precisione sub-centimetrica, fornendo nello stesso tempo la risoluzione spa-ziale sufficiente per studiare le modalità di accumulo della deformazione sulle strutture sismogenetiche e nei vulcani. Anchenel settore dei sistemi ottici spaziali, la rapida evoluzione tecnologica permette oggi di acquisire immagini con risoluzioniinferiori al metro (0.70 cm) dalle quali è possibile ricavare dettagliate informazioni topografiche e morfologiche. Inoltre leultime missioni spaziali americane ed europee hanno posto in orbita sensori in grado di acquisire un numero elevato dicanali spettrali che rendono possibile la misura di molti parametri superficiali ed atmosferici importanti per lo studio dei feno-meni geofisici.

Le numerose emergenze sismiche e vulcaniche che hanno recentemente impegnato largamente le risorse dell’Istitutonel monitoraggio dell’evoluzione dei fenomeni in atto, ha evidenziato la necessità di disporre sistemi di telerilevamento fles-sibili quali possono essere le piattaforme aeree opportunamente equipaggiate (sensori e camere VIS-TIR, SAR, rivelatoridi particelle e gas, magnetometri), da affiancare alle ricognizioni mediante elicottero e tecniche di telerilevamento prossi-male. Infatti da diverso tempo L’INGV è in contatto con i gestori di sistemi aerei istituzionali e privati che potrebbero esse-re impiegati durante le emergenze. Un’altra problematica legata al corretto utilizzo dei dati telerilevati e affrontata in varigradi nel precedente triennio da molte sezioni INGV, è relativa alla creazione di banche dati per la gestione e distribuzio-ne in ambiente GIS di dati georeferenziati provenienti da differenti metodiche d’indagine e sia alla produzione e diffusionedi informazioni di carattere geofisico-vulcanologico nel contesto della mitigazione del rischio sismico e vulcanico.

L’INGV, nel campo del telerilevamento, si prefigge di consolidare ed integrare le attività iniziate nello scorso triennio cheriguardano lo sviluppo di metodi e tecniche di elaborazione dei dati, lo sviluppo tecnologico di sistemi per il telerilevamen-to, la creazione di sistemi per l’archiviazione e la gestione dei dati. Come obiettivo generale, da conseguire nei prossimitre anni, si prevede nell’ambito di progetti ASI, di sviluppare e testare sistemi di monitoraggio basati su dati satellitari cheforniscano prodotti utili nelle varie fasi di gestione del rischio sismico e vulcanico. Tale sistema dovrà essere integrato coni dati delle reti terrestri e confluirà nelle procedure operative di monitoraggio dell’INGV. Un primo passo per incrementarel’utilizzo dei dati satellitari nelle procedure di sorveglianza consisterà nell’implementare un sistema di acquisizione di imma-gini spaziali gestito direttamente dall’INGV, istallando un’antenna per i satelliti NOAA i quali trasportano il sensore otticomultispettrale AVHRR, che consente una frequenza di osservazione fino a 10 immagini al giorno. Questo tipo di dati vieneda anni largamente utilizzato negli USA per il monitoraggio delle nubi vulcaniche e per il riconoscimento di punti caldi gene-rati da incendi o eruzioni. Le immagini AVHRR, la cui risoluzione spaziale è circa 1 km potranno contribuire allo studio ed


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Immagine 3D del cratere della Solfatara (Campi Flegrei) sulla quale è stata riportata la variazione di temperatura (temperature crescen-ti dal giallo al rosso) stimata utilizzando i dati del sensore ETM (LANDSAT 7).Misure sistematiche di questo parametro forniscono infor-mazioni utili per le valutazioni di rischio vulcanico.

osservazione delle nubi vulcaniche (aerosol,carico di ceneri) e delle proprietà termichedelle colate laviche soprattutto per l’areaetnea. Queste informazioni potranno essereintegrate da dati a maggiore risoluzionemediante una programmazione sistematicaper l’acquisizione di immagini ottiche e SARprovenienti dai satelliti esistenti, attraversoaccordi specifici con le agenzie spaziali e altriEnti gestori dei satelliti e dei dati. Sarà poidata particolare importanza allo sviluppo diprocedure basate sui sensori a bordo deisatelliti della costellazione italiana COSMO-Skymed, il cui lancio è previsto nei prossimi3 anni.

Metodologie e modelli basati su datitelerilevati

Interferometria differenziale SAR

In collaborazione con IREA-CNR e con laTRE srl, spin-off del Politecnico di Milano,sono state sperimentate tecniche innovativeche consentono la misura dello spostamentodel suolo con accuratezze dell’ordine delmm/anno. Nel corso del triennio sarà avviatauna indagine a tappeto su tutte le zonesismogenetiche e vulcaniche italiane elabo-

rando con tali tecniche 10 anni di dati satellitari presenti nell’archivio storico ESA. I risultati di tale analisi consentiranno diottenere per la prima volta una visione estremamente dettagliata dell’andamento della deformazione crostale in Italia. Saràanche necessario sviluppare dei modelli innovativi per l’interpretazione dei dati. Saranno applicate le stesse tecniche perla misura e la modellazione delle deformazioni crostali ad altre aree tettonicamente attive in Grecia, Algeria ed altri paesidel bacino del Mediterraneo. Altro importante tema è lo studio del danneggiamento post-terremoto con l’utilizzo di dati satel-litari SAR e ottici che l’INGV sta sviluppando in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’UniversitàLa Sapienza. La metodologia è del tutto innovativa ed ha finora fornito risultati incoraggianti. L’obiettivo sarà l’implementa-zione di algoritmi per il riconoscimento e la classificazione di regioni di iso-danneggiamento a partire dai dati SAR e ottici.

Metodi di misura delle caratteristiche termiche superficiali

L’impiego della tecnica dual-band sulle immagini acquisite nell’infrarosso viene considerato ormai un metodo affidabileper il calcolo della struttura termica superficiale del flusso radiante emesso da colate laviche e campi fumarolici (applicatasu dati AVHRR, ATSR, LANDSAT). Il metodo di calcolo richiede che la temperatura massima sia determinata a priori comecondizione a contorno e questo è uno dei limiti maggiori di questa procedura. Nei prossimi anni ci si propone di modifica-re la tecnica dual-band in modo da superare il limite di conoscenza a priori della temperatura massima introducendo unaterza banda nel sistema di calcolo. Questo sarà possibile mediante lo sfruttamento di sensori aerei operativi (MIVIS) checoprono sia l’IR vicino che l’IR termico. Lo sviluppo di questa innovazione metodologica consentirebbe di determinare inmodo indipendente della struttura termica delle colate laviche, campi fumarolici e quindi applicare il metodo in luoghi dovenon sono possibili misure dirette della temperatura superficiale.

Tecniche d’inversione per il calcolo di gas ed aerosol

Le immagini telerilevate d’aereo e da satellite possono essere utilizzate, mediante tecniche d’inversione, per stimare laconcentrazione di alcuni gas atmosferici. Negli ultimi anni L’INGV ha dedicato una particolare attenzione allo sviluppo dialgoritmi che utilizzano immagini nell’IR termico per stimare la concentrazione ed il flusso di SO2 emessa nei plumes vul-canici . Nei prossimi tre anni, le ricerche saranno invece concentrate nella messa a punto della metodologia per il calcolo


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Mappa della velocità dello spostamento pseudo-verticale del terreno nell’area dei Colli Albani regi-strato nel periodo 1993-2000 mediante la tecnicadei “Permanent Scatterers” applicata a dati SARacquisiti dal satellite europeo ERS. L’immaginemostra che il versante sud-occidentale del vulca-no, nel settore che include anche i laghi di Albanoe Nemi, si è sollevato di circa 5 millimetri all’annonel periodo considerato.

del contenuto colonnare di CO2 emessa da sorgenti vulcaniche. Questa tecnica d’inversione necessita di una modellisticamolto complessa in quanto la CO2 è già presente in atmosfera in notevoli quantità. Basandosi sui primi risultati ottenuti, uti-lizzando dati del sensore iperspettrale aereotrasportato AVIRIS del Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, sono in corsoi miglioramenti con l’inserimento nell’algoritmo il contributo del vapor d’acqua ed il termine di emissione. Le immagini recen-temente acquisite sull’Etna, dal sensore HYPERION (satellite EO-1) della NASA consentiranno di sperimentare la tecnicasul plume dell’Etna. Il consolidamento di questa tecnica permetterà di arrivare all’importante obiettivo della stima remotadella distribuzione delle concentrazioni e del flusso di CO2 ed SO2 vulcanica, che potrà essere confrontata e validata conle misure COSPEC ed FTIR già periodicamente effettuate da postazioni terrestri e da elicottero.

L’algoritmo per il calcolo dello spessore ottico degli aerosol vulcanici, sviluppato e sperimentato sui dati del sensoreaereo MIVIS (CNR-Progetto LARA) del 1997 e del 2001, sarà implementato per sensori satellitari sia ad alta frequenzad’osservazione di scena ma bassa e risoluzione spaziale quali AVHRR (NOAA) e MODIS (NASA-TERRA/ACQUA), sia adalta risoluzione spaziale quali Quick Bird e\ASTER (NASA-TERRA) in modo da realizzare procedure semi-automatiche distima di questi parametri utili ai fini del monitoraggio delle nubi vulcaniche.

Sviluppo di strumentazione e sistemi di telerilevamento

La necessità di disporre di sistemi aerei flessibili e possibilmente economici per il monitoraggio di aree interessate dafenomeni naturali (eruzioni, terremoti ma anche altre emergenze ambientali) ha indotto l’INGV con l’aiuto dell’ASI, già daqualche tempo, ad attivare ricerche nel campo degli UAV (Unmanned Airborne Vehicle) per individuare i possibili sistemisperimentali per il monitoraggio di eventi vulcanici. Pertanto si propone di realizzare in collaborazione con l’Università diBologna ed il Politecnico di Torino un sistema aereo autonomo (UAV) equipaggiato con diversi sensori (misuratori di gas eparticelle miniaturizzati) tra cui due camere ottiche (VIS e TIR). Tale sistema potrà essere utilizzato per la sorveglianzadurante le crisi vulcaniche ma anche sismiche, consentendo così di osservare le aere interessate da fenomeni che sonogeneralmente poco accessibili o presentino un elevato rischio per i sistemi aerei con equipaggio umano. Il vantaggio degliUAV è anche rappresentato dai bassi costi operativi se comparati con i sistemi aerei tradizionali. Inoltre diversi gruppi ditelerilevamento nell’INGV si occuperanno di valutare la possibilità di far acquisire all’Ente sensori aerei dedicati, da instal-lare su sistemi aerei convenzionali di proprietà di operatori pubblici o privati.

Si prevede la realizzazione di sistemi di telerilevamento prossimale all’infrarosso termico (stazioni fisse di camere IRT)che saranno installati nel corso del prossimo anno sul vulcano Solfatara e sul cratere del Vesuvio con l’obiettivo di moni-torare in tempo reale il campo delle anomalie termiche di superficie da correlare con i dati di degassamento acquisiti tra-mite rilevamento diretto. Tali acquisizioni saranno condivise, in tempo reale, tra tutte le sezioni INGV coinvolte ed interes-


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Durante l’eruzione dell’Etna del 2001 il sensore aereo iperspettrale (101 canali) MIVIS ha effettuato una campagna aerea. L’immaginea sinistra mostra una combinazione RGB con canali visibili e infrarossi del MIVIS; l’immagine a destra mostra la stima della distribuzio-ne della temperatura superficiale mediante la tecnica “dual band”. Queste informazioni consentono di fornire parametri utili alla valuta-zione dell’evoluzione dei flussi lavici (direzione del flusso, velcoità del raffreddamento).

sate, così come con Enti istituzionali di governo centrale e locale del territorio.Nel prossimo triennio si prevede inoltre di continuare la sperimentazione del sistema aereo FASA (camera termica +

FTIR) sviluppata mediante finanziamento ASI in collaborazione con DLR e Galileo Avionica le cui applicazioni sono propriofinalizzate allo studio delle temperature e dei gas emessi da aree vulcaniche. Nel 2003 il primo volo sperimentale ha riguar-dato i Campi Flegrei e l’Etna.

Nell’ambito di sistemi di osservazione spaziale integrata con sistemi terrestri si continuerà lo sviluppo dei sistemi di vali-dazione e calibrazione dei dati telerilevati. Il CNT possiede già due strumenti per la misura di parametri superficiali (Micro-FTIR: temperatura/emissività e FieldSpec: riflettanza spettrale). In tale ambito si pensa di migliorare i sistemi di raccoltadati durante le campagne di validazione/calibrazione dei sistemi spaziali mediante lo sviluppo di sistemi che consentanol’acquisizione dei dati in modalità multicanale, che aumentino la trasportabilità dell’apparecchiatura in posti remoti e di dif-ficile d’accesso.

Sistemi di archiviazione e gestione dei dati telerilevati

L’utilizzo dei dati telerilevati da sistemi spaziali in modo sistematico per il monitoraggio dei fenomeni geofisici necessi-ta di una efficiente organizzazione in archivi in grado di gestire sia le lunghe serie di dati originali (grezzi) che le successi-ve elaborazioni che rappresentano il dato fruibile per l’integrazione con i dati provenienti da altri sistemi di monitoraggio.Sulla base delle esperienze e delle realizzazioni fino ad oggi effettuate nell’ambito dei Sistemi Informativi Geografici a carat-tere geofisico di tipo web based (vedi Siscam, Sisbas, SisSicOr, ecc.), risulta evidente l’assoluta necessità di omogeneiz-zare ed integrare quanto più possibile il complesso delle informazioni acquisite e dei risultati ottenuti dalle differenti disci-pline scientifiche. L’obiettivo primario del prossimo triennio sarebbe quello di realizzare con il contributo di tutte le sezioniINGV di un sistema di archiviazione e gestione delle informazioni derivate da dati telerilavati. Questo sistema dovrebbeconseguentemente favorire la successiva integrazione delle informazioni estratte dai dati telerilevati con quelle provenien-ti da sistemi di misura diversi, prodotte sia dell’INGV o accessibili mediante collaborazioni con Enti esterni. In questa dire-zione continuerà lo sviluppo del “geoserver” iniziato nello scorso triennio, per il quale si prevede di proseguire lo sviluppodell’architettura di gestione e distribuzione dei dati Geofisici in ambienti GIS. Le fasi successive consistono nella costruzio-ne di un ambiente di lavoro unificato sviluppato all’intorno delle esigenze dell’utente. Questo ambiente sarà basato su unsoftware di riferimento con il quale utilizzare i dati condivisi, modificare e aggiornare la banca dati.


• Creazione di un sistema di acquisizione di immagini spaziali gestito direttamente dall’INGV, installando un’antenna peri satelliti NOAA con una frequenza di osservazione fino a 10 immagini al giorno.

• Studio dell’andamento della deformazione crostale in aree vulcaniche e in aree di particolare interesse geodinamicocon tecniche SAR differenziale.

• Sperimentazione del sistema aereo FASA (camera termica + FTIR) per lo studio delle temperature e dei gas emessi inaree vulcaniche.

• Stima della CO2 emessa dall’Etna mediante immagini satellitari nell’IR.


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L’immagine a sinistra mostra il plume di degassamento dal cono Puù Òò del vulcano Kilauea acquisita con il sensore aereo AVIRIS(JPL) il 26 aprile 2000. A destra è mostrata la distribuzione spaziale di concentrazione di anidride carbonica del solo contributo vulcani-co relativo al plume del Puù Òò. La possibilità di effettuare periodicamente stime remote della concentrazione di gas quali CO2 e SO2

consente di monitorare l’evoluzione del processo vulcanico.

1.8. Monitoraggio multidisciplinare sottomarino

La peculiarità della penisola italiana, caratterizzata da una intensa attività geodinamica e circondata da mari per granparte del suo sviluppo geografico, richiede che i metodi di monitoraggio geofisico convenzionale vengano anche estesiai fondali marini. In questa sezione vengono descritte le prospettive di crescita dei sistemi osservativi multidisciplinari svi-luppati negli ultimi anni nell’ambito di diversi progetti scientifico-tecnologici.

Sistemi osservativi multidisciplinari per applicazioni marine

L’INGV ha acquisito le competenze necessarie per la messa in opera e la gestione di sistemi osservativi sottomarini,in grado di operare anche a grandi profondità (fino a 4000 m), e per l’analisi delle serie temporali acquisite. Grazie al coor-dinamento INGV di progetti finanziati dalla Commissione Europea, specificatamente GEOSTAR (1995-1998), GEOSTAR2 (1999-2001) e ORION (dal 2002), è stato sviluppato un prototipo di osservatorio e un prototipo di rete di osservatorimultidisciplinari di fondo mare, gestibili con operazioni effettuate dalla superficie marina e in grado di trasmettere dati ericevere comandi per via acustica. Altri sistemi osservativi sono stati derivati dal prototipo di osservatorio bentico nell’am-bito di progetti specifici finanziati da istituzioni nazionali, quali SN-1 (2000-2003), finanziato dal Gruppo Nazionale diDifesa dai Terremoti; e MABEL (dal 2000) finanziato dal Programma nazionale di Ricerche in Antartide, che hanno loscopo di realizzare rispettivamente una stazione di fondo mare prevalentemente rivolta allo studio della sismicità a largodelle coste della Sicilia orientale, dove storicamente e in tempi recenti hanno avuto luogo disastrosi eventi sismici, e unastazione di fondo mare per studi geofisici, oceanografici e biologici nel Mare di Weddel (Antartide). Le missioni effettua-te dagli osservatori GEOSTAR e SN-1 hanno fornito serie temporali di elevata qualità di dati sismologici, gravimetrici,magnetici, oceanografici (velocità delle correnti) e ambientali (temperature, pressione, conducibilità, salinità, trasparen-za, chimismo) referenziate nel tempo e sincronizzate di durata di 6-8 mesi. In particolare, il rilevamento dei principali para-metri oceanografici e ambientali, quali salinità, temperatura e velocità delle correnti marine, in alcune zone profonde delTirreno nel periodo 1999-2001, ha evidenziato un aumento costante nel tempo di temperatura e salinità quale possibileindicatore di variazione climatica. L’INGV, grazie allo sviluppo di sistemi osservativi di fondo mare, è in grado di svolgerenegli anni a venire monitoraggi a lungo termine di fenomeni geofisici, oceanografici e ambientali in altre zone marine diinteresse contribuendo anche alla caratterizzazione dello stato e della circolazione delle acque marine italiane anche inriferimento alle attività antropiche in zone costiere.

A seguito della realizzazione di un prototipo attualmente in funzione presso Augusta (Sicilia orientale), l’INGV intendepotenziare i sistemi marini costieri di monitoraggio ed allarme basati sull’acquisizione e l’elaborazione simultanea di

segnali sismici e mareografici. Tali sistemi sonofondamentali per il rilevamento e lo studio di ondedi maremoto, fenomeni “locali” solitamente genera-ti da sorgenti vicine quali terremoti, eruzioni vulca-niche e frane sottomarine, che producono effettisulle coste entro pochi minuti dal verificarsi dell’e-vento generante. Il monitoraggio in continua dellearee costiere, insieme a studi statistici applicati alcatalogo dei maremoti e dei terremoti italiani, con-sentirà di portare avanti studi sulla valutazione delpotenziale tsunamigenico di alcune aree di partico-lare interesse geofisico (es. Sicilia orientale eCalabria), per la definizione dell’hazard da mare-moti. Utilizzando relazioni empiriche, metodi stati-stici e numerici si potrà giungere al calcolo dellaprobabilità della massima onda attesa allo scopoprincipale di realizzare una carta della pericolositàda maremoti, a partire dalle aree di maggiore inte-resse fino alla scala nazionale, fino ad oggi maiprodotta.

Accanto alla realizzazione di altre stazioni mul-tidisciplinari di monitoraggio costiero e di profondi-tà, l’INGV sta profondendo sforzi nell’adattamentoall’ambiente marino di sensori, generalmente utiliz-zati per osservazioni a terra. A tale riguardo, graziealla collaborazione con altri istituti di ricerca ( adesempio INFN) e società private, attività di ricercascientifica e tecnologica sono rivolte all’adattamen-to di sensori di metano e di radioattività da integra-re nei moduli osservativi multidisciplinari già svilup-pati. L’impiego di tali sensori rappresenta una novi-tà nel monitoraggio geofisico e ambientale a frontedella rilevanza che alcuni processi (degassamentodella litosfera) hanno acquisito rispetto allo studio


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del bilancio di gas serra in atmosfera.

Rete sottomarina multidiscipli-nare integrata

L’INGV è anche impegnato nellarealizzazione di una rete italiana per-manente di monitoraggio continuo sot-tomarino (di costa e di profondità) geo-fisico, oceanografico e ambientale, inte-grata nelle reti già operanti a terra, dicui l’osservatorio SN-1 e la stazionesismo-mareografica di Augusta rappre-sentano i primi nodi. La rete sottomari-na, costituisce un prezioso strumento diricerca scientifica e di servizio e rendepossibile un monitoraggio continuo eprolungato nel tempo dello stato del-l’ambiente marino e dell’impatto dell’at-tività umana sui bacini italiani, fornendodati utili anche agli studi sui mutamenticlimatici. Tale iniziativa pone l’Italia

all’avanguardia a livello mondiale in questo settore, non essendoci al momento casi analoghi in altri paesi.Negli anni a venire l’INGV, compatibilmente con la disponibilità finanziaria dell’ente stesso, sarà impegnato nella rea-

lizzazione di una rete permanente di osservatori sottomarini multidisciplinari (costieri e di profondità), collocati in zonemarine già individuate nel corso di uno studio di fattibilità sulla base dell’interesse geofisico (come nel caso dell’area alargo delle coste della Sicilia Orientale, il Golfo di Policastro, le acque prospicienti il promontorio del Gargano) e/o ambien-tale (come nel caso dell’area a largo della foce del fiume Tevere e a largo delle coste marchigiane). La rete di osserva-tori sarà integrata con i sistemi di osservazione già attivi a terra e sarà di supporto alle attività che tradizionalmente sisvolgono presso l’INGV, quali lo studio dei processi geofisici con particolare attenzione alla sismologia e vulcanologia.Non di meno la rete sottomarina sarà rivolta anche al monitoraggio di processi di interesse ambientale quali ad esempiola stabilità dei margini costieri, le correnti marine di profondità e di superficie, l’inquinamento delle acque.

Iniziative volte all’estensione in mare del monitoraggio permanente sono in corso in Giappone e negli Stati Uniti, nel-l’ambito di programmi pluriennali finanziati in modo sostanziale da istituzioni governative. In Giappone, nei programmiVENUS e GeoToc, si stanno riutilizzando cavi telefonici sottomarini dismessi per realizzare una rete sottomarina di sen-sori rivolti alla geofisica, oceanografia e biologia. Nell’Oceano Pacifico, a metà strada tra la California e le isole Hawaii,in corrispondenza del vulcano sottomarino Loihi, alcune delle più prestigiose istituzioni scientifiche degli Stati Uniti, comeWoods Hole Oceanographic Institution e l’Università delle Hawaii, stanno realizzando un osservatorio multidisciplinaresottomarino connesso a terra tramite un cavo telefonico non più utilizzato. Ancora negli Stati Uniti il programma NEPTU-NE ha l’ambizioso progetto di stendere sui fondali dell’Oceano Pacifico prospicienti le coste Californiane una rete di cavielettro-ottici per il collegamento e l’alimentazione di sensori e l’invio a terra di dati. Anche in questo caso i sensori sonorivolti a discipline geofisiche e ambientali. In Europa, nell’ambito del programma GMES (Global Monitoring forEnvironment and Security) vengono promosse iniziative volte ad integrare il monitoraggio marino con quello terrestresfruttando anche la trasmissione via satellite. In collegamento con l’Action Plan di GMES, il progetto Europeo ESONET,cui l’INGV sta partecipando, si propone tra gli obiettivi quello di indicare siti marini, dal Mar Baltico al Mar Nero, idoneialla deposizione di osservatori di fondo mare sulla base di criteri relativi all’importanza intrinseca del sito e alla reperibili-tà di logistica e infrastrutture adatte al mantenimento degli osservatori. Tra i siti indicati in ESONET, è compreso quello incui l’osservatorio sottomarino multidisciplinare SN-1 dell’INGV, realizzato nell’ambito del programma quadro del 2000-2003 del Gruppo Nazionale di Difesa dai Terremoti, ha già effettuato una missione di lungo termine.

In aggiunta a quanto sopra descritto, i progetti in corso ORION-GEOSTAR-3 e ASSEM, in cui l’INGV è presente comecoordinatore e partner rispettivamente, permetteranno di effettuare un passo in avanti verso l’ocean networking avendocome obiettivo la realizzazione e la messa in opera di reti di osservatori sottomarini in comunicazione acustica l’uno conl’altro e con postazioni a terra. I due progetti approvati nell’ambito del Quinto Programma Quadro della Commissione


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Mappa dei siti individuati per la realiz-zazione della rete multidisciplinare inte-grata sottomarina sulla base dell'inte-resse geofisico e ambientale delle areestesse. Nel riquadro in alto a destra èriportata un'immagine dell'osservatoriomultidisciplinare SN-1 che ha effettuatoun periodo di acquisizione di alcunimesi a largo delle coste Catanesi.L'osservatorio SN-1 e quello GEO-STAR, da cui SN-1 è stato derivato,rappresentano i sistemi osservativi diriferimento per la realizzazione dei nodidella rete sottomarina.

Europea prevedono inoltre una specifica missione di integrazione della rete ORION e della rete ASSEM per verificare lacompatibilità dei due sistemi.

Le attività inerenti all’estensione del monitoraggio ai bacini marini si basano:

• sull’esperienza acquisita nella messa in opera e gestioni di osservatori bentici quali GEOSTAR e SN-1 (vedi sistemiosservativi per la geofisica ambientale);

• sullo sviluppo di alta tecnologia per la realizzazione di: i) specifici dispositivi destinati all’ottimale installazione dei sen-sori all’interno dell’osservatorio bentico, ii) sensoristica ad hoc, stabile e affidabile, per applicazioni sottomarine dilungo termine, iii) dispositivi di controllo in situ (automatico) e remoto dello stato operativo dei singoli osservatori sot-tomarini, iv) sistemi di comunicazione acustico-satellitare e via cavo;

• sulla disponibilità di adeguata logistica ovvero mezzi navali di medie dimensioni per la messa in opera dei nodi dellarete sottomarina, mezzi navali di piccole dimensione per operazioni di controllo dalla superficie durante funzionamen-to dei nodi, magazzini per il deposito del materiale di ricambio, laboratori per le operazioni di manutenzione periodi-ca.

La realizzazione della rete sottomarina multidisciplinare integrata implica investimenti in termini finanziari e di risorseumane a fronte di un obiettivo, il monitoraggio permanete in ambiente marino, considerato strategico dalla comunità inter-nazionale anche in relazione allo studio dei cambiamenti globali, che eleverà l’Italia a leader del settore.

Sviluppi previsti per il prossimo triennio

Sono stati preliminarmente individuati i seguenti 11 siti:

• Mar Ionio al largo della costa orientale della Sicilia – Forti terremoti storici e terremoto del siracusano del 1990 - Puntodi monitoraggio a 2000 m di profondità. Questo sito ha ospitato la prima missione dell’Osservatorio sottomarino SN-1, prevalentemente geofisico, finanziato dal GNDT nel periodo 2000-2003. SN-1 sarà prossimamente ricollocato inquesto stesso sito e collegato a terra attraverso un cavo già deposto nella zona dall’Istituto Nazionale di FisicaNucleare. Tramite il cavo l’osservatorio SN-1 sarà alimentato da terra e invierà in tempo reale le misure acquisitediventando il primo osservatorio sottomarino permanente della rete.

• Golfo di Napoli – interesse vulcanologico (Vesuvio e Flegrei) – Punto di monitoraggio a 100 m di profondità.• Golfo di Policastro – interesse sismologico per forti terremoti nel passato con maremoti (1783) - Punto di monitorag-

gio a 500 m di profondità.• Mar Ligure – interesse sismologico ed ambientale - Punto di monitoraggio a 1000 m di profondità• Canale di Sicilia - a largo di Sciacca e nell’area maltese – interesse sismologico e vulcanologico (isola Ferdinandea)

- Punto di monitoraggio a 400 m di profondità.• Promontorio del Gargano - al largo delle isole Tremiti– interesse sismologico - Punto di monitoraggio a 400 m di pro-

fondità.• Canale d’Otranto– interesse sismologico - Punto di monitoraggio a 800 m di profondità.• Mar Ionio - al largo di Taranto– interesse sismologico e ambientale - Punto di monitoraggio a 200 m di profondità.• Adriatico Centrale - a largo delle coste marchigiane– interesse sismologico - Punto di monitoraggio a 100 m di pro-

fondità.• Costa laziale - al largo della foce del fiume Tevere– interesse ambientale - Punto di monitoraggio a 100 m di profon-

dità.• Mar Adriatico - al largo del delta del fiume Po– interesse ambientale - Punto di monitoraggio a 30-40 m di profondità.• Tirreno Meridionale - al largo dell’isola di Ustica– interesse sismologico - Punto di monitoraggio a 3400 m di profon-

dità. Il sito, compreso in una delle rare piane batiali del Mediterraneo (> 3400 m), è stato la sede della prima missio-ne scientifica abissale del progetto GEOSTAR (2000-2001). Esso è situato in prossimità di strutture sismogenetichesuperficiali di recente riattivazione (1997-1998) e di aree dove notoriamente hanno luogo terremoti profondi.


• Realizzazione di una stazione sottomarina multiparametrica permanente al largo delle coste orientali della Sicilia. • Esecuzioni di campagne geofisiche su fondali marini utilizzando osservatori bentici e analisi delle misure raccolte.• Installazione in un sito costiero della Calabria ionica di una nuova stazione geofisica integrata.


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1.9. Reti informatiche e GRID

La missione dell’INGV prevede sia il monitoraggio dell’attività sismica e vulcanica del Paese, come sino ad ora illu-strato, sia la ricerca e le applicazioni che ne derivano per la geofisica della Terra solida e fluida. L’INGV è composto daSezioni e Centri distribuiti sul territorio nazionale e per riflettere questa missione deve poter offrire un’immagine integra-ta in tutte e di tutte le sue componenti fondamentali che sono le sue articolazioni sul territorio nazionale. Il collegamentodelle parti del sistema con reti a opportuna velocità e servizi di griglia rapidi e adeguati, la condivisione delle risorse dicalcolo fondamentali, come i grandi calcolatori, i cluster paralleli, gli archivi, le banche dati e biblioteche virtuali, rimango-no, come nel precedente triennio, un tema di grande rilievo. All’interno di questo tema vanno considerate anche le attivi-tà editoriali, attraverso cui l’ente comunica con la comunità scientifica internazionale, con le istituzioni e con i cittadini. Ipur notevoli successi ottenuti in questi ultimi anni in questo settore, per sua natura in continua evoluzione, non possonoessere considerati sufficienti. In questa parte del piano vengono quindi presentate le prospettive di sviluppo e i principa-li risultati attesi per le reti informatiche e il GRID dell‘INGV.

Reti informatiche e integrazione delle reti di sensori

L’obiettivo di portare tutti i gruppi di ricerca dell’INGV ad essere collegati ad una velocità tale da poter usufruire deiservizi di Griglia in modo ottimale e realizzare l’integrazione dei sistemi di rilevamento dei dati geofisici, così come auspi-cato dal piano triennale 2001-2003, è stato raggiunto solo in parte. I risultati maggiori si sono ottenuti nella sperimenta-zione di procedure di integrazione delle reti di sensori, realizzando un primo livello di integrazione tra la Rete SismicaNazionale Centralizzata e le reti locali di monitoraggio dei vulcani della Campania, dell’Etna, delle Isole Eolie e dell’areesismiche Peloritani-Calabria Meridionale ed Iblei. Per queste realizzazioni, ancora in fase sperimentale, è stato utilizzatoun sistema di interconnessione basato sulla struttura di rete GARR, ed attivando sistemi per la distribuzione automaticae l’accesso ai segnali sismici, realizzata con connessioni di tipo client-server. L’applicazione più rilevante è stata realiz-zata nel corso del 2003, in occasione della crisi che ha interessato lo Stromboli, con il collegamento e la distribuzione deidati, rilevati dalla rete sismica ubicata sull’isola, alle strutture dell’INGV preposte al monitoraggio dei vulcani attivi. Oltreall’obiettivo di consentire l’accesso in tempo reale ai segnali dai due Centri di Monitoraggio delle sezioni INGV di Napolie Catania, il sistema ha permesso, attivando procedure di analisi presso i due centri, l’ottimizzazione delle risorse dell’en-te a supporto delle iniziative attivate dalla Protezione Civile.

Altri obiettivi previsti e realizzati nel corso del triennio 2001-2003, sviluppati dalla sezione INGV Centro NazionaleTerremoti di Roma, sono stati la creazione di una banca dati “real-time” unificata ed un sistema di analisi in tempo realedei terremoti rilevati dalla Rete Sismica Nazionale Centralizzata, di tipo “progressivo”, ovvero con valutazioni dei parame-tri effettuata nel corso del processo di raccolta ed elaborazione dei dati. Il sistema consente la determinazione automati-ca dei parametri di sorgente (localizzazione, magnitudo e meccanismo focale) e l’attivazione di comunicati automatici siadei risultati parziali che finali. Le due realizzazioni, progettate per la convergenza in una Rete Sismica Integrata dei datiprodotti delle diverse reti sismiche attive sul territorio nazionale, sono state predisposte per operare su sistemi che attua-no modalità e tempi di raccolta delle informazioni non necessariamente omogenei.

Molti degli obiettivi programmati per il triennio 2004-2006 costituiscono il completamento di attività già avviate ocomunque individuate dal pano triennale precedente. In particolare è previsto:

• Il completamento delle linee di trasmissione numerica dedicata e trasmissione satellitare (VSAT), per l’acquisizionedei dati della stazioni della rete sismica per il monitoraggio delle aree sismogenetiche e dei vulcani attivi (si vedanole sezioni sulle metodologie di sorveglianza sismica e delle aree vulcaniche attive). Sono previsti, ed in parte realiz-zati, per i Centri di Monitoraggio delle sezioni INGV di Roma-Centro Nazionale Terremoti, Napoli-OsservatorioVesuviano e Catania, linee di collegamento numerico per una ridondanza dei sistemi di trasmissione dei segnali local-mente centralizzati. L’esperienza realizzata utilizzando l’infrastruttura offerta dalla rete GARR ha mostrato dei limiti,nel caso di applicazione a cui è richiesta un’elevata affidabilità, quale quella attribuita ai sistemi di monitoraggio. Perquesto è prevista la realizzazione di alcuni sotto-nodi di acquisizione dei dati, attrezzati con sistemi indipendenti di tra-smissione, mediante tecnologie differenziate e ridondanti, in grado di rendere altamente affidabili i sistemi di collega-mento numerico. La realizzazione, progettata con sistemi informatici operanti secondo protocolli di trasmissione constandard IP (TCP ed UDP), sarà svolta nell’ambito delle attività di integrazione dei sistemi di rilevamento geofisico, efaranno parte integrante della realizzazione INGV-GRID.

• Il potenziamento delle linea di connessione tra tutte le sezioni INGV, che saranno progressivamente portate a 34 Mb/s.È prevista anche una linea di collegamento ridondante, a struttura anulare, per connettere ii Centri di MonitoraggioINGV di Roma, Napoli e Catania.

• L’estensione di una Virtual Private Network (VPN) tra tutte le sedi INGV, il cui utilizzo potrà potenziare modelli di lavo-ro collaborativo per i ricercatori delle sezioni distribuite sul territorio, attraverso lo scambio di dati e elaborazioni tra icomputer dei nodi della rete INGV-GRID. Queste attività saranno favorite dal progressivo potenziamento delle lineedi trasmissione previsto dal precedente punto.

• Nel settore della infrastruttura web saranno realizzati sistemi di teleconferenza fra le varie sedi INGV.• Verranno avviate iniziative per lo studio ed il testing sugli standard emergenti per la comunicazione wireless. Reti wire-

less saranno anche sperimentate per la centralizzazione di reti di monitoraggio di piccola estensione ed elevato flus-so di dati e per l’integrazione di reti di sensori nella griglia (grid-embedding). Questo renderà possibile la gestioneremota delle stesse reti di sensori e ne faciliterà l’accesso da parte di tutto l’ente.

• Sarà continuato il processo di integrazione delle reti di sensori nella griglia, con la modernizzazione dell’infrastruttura


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informatica che sottende alle reti di sorveglianza, permettendo l’automatizzazione del trattamento base dei dati, l’ar-chiviazione, e la gestione della sicurezza ed integrità dei dati.

• Saranno sviluppati i tools informatici, necessari alla gestione dell’INGV-GRID. Si baseranno principalmente sull’adat-tamento degli analoghi strumenti, sviluppati nel corso di progetti simili a cui l’INGV partecipa (es. FIRB-GRIDWP14/5/3). Sono previsti strumenti per la gestione di risorse d’archivio e di calcolo, con lo sviluppo di sistemi di tele-elaboratorazione. Nell’ambito della sperimentazione realizzata per il progetto FIRB GRID, è previsto l’accesso inGRID del supercalcolatore vettoriale NEC-SX6 installato presso il gruppo di ricerca INGV di Bologna. Analogamentea quanto sarà realizzato per il sistema NEC-SX6, saranno studiati e realizzati sistemi simili per la messa in GRID deicluster per il calcolo scientifico, la cui realizzazione è prevista nelle sezioni INGV di Roma, Napoli e Catania e nellasede di Pisa.


• Completamento delle linee di trasmissione numerica dedicata e trasmissione satellitare (VSAT), per l’acquisizione deidati della stazioni della rete sismica per il monitoraggio delle aree sismogenetiche e dei vulcani attivi.

• Estensione di una Virtual Private Network (VPN) tra tutte le sedi INGVper lo scambio di dati e elaborazioni tra i com-puter dei nodi della rete INGV-GRID.


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Obiettivo Generale 2: Laboratori e Attività sperimentali

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In questo Piano Triennale 2004-2006 viene per prima volta presentato un capitolo specifico sulle attività sperimenta-li ed i Laboratori. La scelta è stata dettata dalla volontà di dare risalto a queste strutture sperimentali in forte evoluzionenell’INGV. Se infatti le osservazioni tradizionali che l’Ente svolge con le sue reti distribuite sul suolo nazionale, e in alcu-ni casi anche in altre aree anche estreme del pianeta, costituiscono la tradizionale dote di informazioni utili ai servizi svol-ti dall’INGV e alla ricerca, le analisi effettuate nei vari laboratori dell’INGV stanno arricchendo considerevolmente i dati adisposizione dell’Ente in modo particolare per la ricerca. Il termine “Laboratorio” va quindi inteso come una particolareconcentrazione di attività sperimentali all’avanguardia che, da un lato, è individuabile in strutture dotate di strumentazio-ne d’analisi, tipicamente effettuate su campioni di roccia, osservazioni che servono da riferimento per tutto l’INGV e natu-ralmente anche per il resto della comunità scientifica nazionale, ma dall’altro assume anche un concetto dinamico. Sivuole infatti qui includere anche quella rete di risorse umane e strumentali che lavora in stretta coordinazione al fine disfruttare al meglio le nuove conoscenze e tecnologie per sviluppare nuovi settori di ricerca.

Nel presente capitolo viene così raccolta tutta l’attività geologica di campagna, che comprende le osservazioni sullatettonica attiva e su cause ed effetti dei terremoti, così come quell’insieme di osservazioni multidisciplinari che vengonoeffettuate sui vulcani e che vedono il vulcano come un vero laboratorio naturale. Viene riportata l’attività prevista delLaboratorio di Paleomagnetismo ormai arricchito da una pluriennale esperienza, l’attività dei Laboratori di PetrografiaSperimentale e dei Laboratori di Geochimica. Seguono poi le attività di ricerca storica, sia provenienti da documentazio-ne trasmessa da testi, che quella più peculiare della sismologia contenuta nei sismogrammi storici. Questi documenti pre-ziosissimi costituiscono un vero patrimonio scientifico sul quale l’INGV ormai da diversi anni ha intrapreso approfonditericerche finalizzate alla loro valorizzazione scientifica.


I laboratori e le attività sperimentali nell’INGV, come del resto le attività osservative sistematiche in campo geofisicoe vulcanologico, saranno supportate attraverso i già citati meccanismi di finanziamento “istituzionali” (vedi ObiettivoGenerale 1). Tuttavia, la particolarità e il grado di innovazione di alcune delle attività sperimentali qui descritte le rendesuscettibili di finanziamento anche attraverso meccanismi competitivi del tipo FIRB, PNRA o Commissione Europea.

2.1. Laboratorio per le metodologie geologiche innovative

A fianco delle attività di raccolta di osservazioni attraverso reti di monitoraggio l’INGV svolge anche una importanteattività di raccolta e sistematizzazione di osservazioni geologiche. Lo studio dei processi che hanno luogo alla superficiedella pianeta è caratterizzato da una forte componente sperimentale. La raccolta di osservazioni originali e lo sviluppo ditecniche innovative di indagine ne costituisce una parte fondamentale, che è seguita da una altrettanto importante fasemetodologica ed interpretativa all’interno della quale i dati raccolti vengono organizzati e integrati con quelli messi adisposizione da discipline contigue.

Tradizionalmente gli studi geologici svolti all’interno dell’INGV sono focalizzati su due settori principali. Il primo affron-ta la tettonica attiva nell’accezione più ampia di questa definizione, mentre la seconda ha come oggetto di studio i vulca-ni e le manifestazioni geodinamiche. Complessivamente, i dati geologici descritti in questa sezione portano due contribu-ti ben diversificati e indipendenti. Il primo riguarda la sempre miglior comprensione dei fenomeni geodinamici in atto e atti-vi nel recente passato, mentre il secondo riguarda l’elaborazione di stime di pericolosità sismica e vulcanica e la predi-sposizione di opportune misure di mitigazione del rischio associato.

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 dellasorgente sismica, al calcolo della pericolosità sismica, tanto a scala locale quanto a scala regionale e continentale. Duesono le linee principali di attività osservativa in questo ambito: la raccolta di dati sperimentali di superficie e l’acquisizio-ne di dati del sottosuolo. Nella prima linea ricadono tutte quelle osservazioni derivanti da rilevamento di campagna, datitopografici, immagini aerofotografiche telerilevate, mentre la seconda linea include la raccolta di dati derivanti da meto-dologie di geofisica applicata (sismica, elettrica ecc.), perforazioni ecc. Complessivamente queste linee di attività concor-rono al raggiungimento degli obiettivi sintetizzati di seguito.

Campo di stress attivo

Il campo di sforzo attivo viene derivato da misure in sito, che consistono nell’analisi dei breakout in pozzi profondi, edalla geometria e cinematica degli elementi tettonici attivi riconoscibili dalla geologia di superficie. L’orientazione e il regi-me di sforzo nei primi 7 km di crosta sono stati già definiti per la gran parte del territorio italiano. Nel prossimo trienniol’obiettivo è quello di analizzare altri pozzi in aree dove ancora oggi le conoscenze sono scarse e dati relativi a test dileak-off e fratturazione idraulica. Alcune delle perforazioni profonde più significative saranno rianalizzate in dettaglio perverificare se le rotazioni del campo di stress osservate in profondità siano collegate alla presenza di faglie attive.

Sorgenti sismoge-netiche

Il riconosci-mento e la caratte-rizzazione dellesorgenti sismoge-netiche si basanosull’integrazione di(1) dati di superfi-cie quali rileva-mento geologico-strutturale, rileva-mento geomorfolo-gico integrato(osservazioni dicampagna, fotoaeree e topografiaa scala localeacquisita anche daimmagini raster,rilevamenti GPSdifferenziale, totalstation), stratigrafiaad alta risoluzionein trincee paleosi-smologiche, affio-ramenti e sondaggigeognostici super-ficiali, geocronolo-gia, e (2) dati disottosuolo quali


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I grandi terremoti producono deformazioni perma-nenti della superficie terrestre che sono la direttaespressione della geometria, cinematica ed entitàdella deformazione avvenuta in profondità sulpiano di faglia; tra queste deformazioni le più evi-denti e significative sono le scarpate di faglia(immagine a sinistra). Attraverso lo scavo di trin-cee esplorative (immagine a destra) è possibilemettere in evidenza gli effetti dei terremoti delpassato e datarne l’epoca di accadimento.

geofisica crostale sia superficiale che profonda (sismica industriale, gravimetria, geoelettrica e sismica), stratigrafia dipozzi profondi e indagini geognostiche profonde. Nel 2001 l’INGV ha pubblicato una banca-dati innovativa denominataDISS (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 e parallelamente vengono sviluppati studi di mag-gior dettaglio su alcune sorgenti ad hoc. Per il prossimo triennio si prevede un aggiornamento sostanziale di DISS e lasua estensione a livello Europeo e Mediterraneo per aree di particolare interesse. Al tempo stesso obiettivo prioritariorimane anche la caratterizzazione di sorgenti sismogenetiche italiane e mediterranee di particolare rilevanza per stime dipericolosità o particolari tematiche di ricerca.

Deformazione regionale o in aree attive

Derivata essenzialmente dall’integrazione dello stesso tipo di osservazioni utilizzate per il riconoscimento delle sor-genti sismogenetiche ma acquisite a livello regionale (ad esempio su tutto il territorio nazionale), o in aree a bassa sismi-cità che non includono sorgenti sismogenetiche principali. Da una parte, ad esempio, vengono acquisiti sistematicamen-te dati riguardanti terrazzi marini o superfici sollevate per la ricostruzione dell’andamento del sollevamento regionale olocale. 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 vengo-no effettuate ricostruzioni stratigrafiche, petrografiche e cronologiche di dettaglio per la comprensione dell’evoluzione tet-tonica o vulcano-tettonica recente di zone di particolare interesse o per comprendere le relazioni tra vulcanismo e tetto-nica, sollevamento e tettonica ecc.

Nel prossimo triennio si prevede un’estensione delle aree di studio. Particolare enfasi verrà rivolta ad aree della peni-sola tradizionalmente poco investigate ma cruciali per la comprensione dei processi geodinamici in atto, tra cui spiccanola 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 edenominato Emergeo (Emergenze Geologiche). In caso di terremoto rilevante in area italiana (M>5 o M>3.5 in ambien-te vulcanico) o in area Mediterranea (M>6) questo gruppo ha il compito di effettuare un rilievo geologico degli effetti insuperficie, anche avvalendosi di strumenti osservativi ad alta tecnologia. Questo tipo di osservazioni può fornire informa-zioni immediate e dirette riguardanti la struttura sismogenetica che ha prodotto il terremoto, la distribuzione della defor-mazione cosismica, l’esistenza di zone a particolare instabilità geomorfologica o anche possibili strutture adiacenti a quel-la attivata che potrebbero aver subito un cambiamento dello stato di stress in conseguenza al terremoto. Il terremoto del


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Pertanto, osservazioni di superfi-cie a scala locale e/o regionalederivate da rilevamenti di campa-gna, trincee paleosismologicheattraverso scarpate di faglia, ana-lisi topografiche (DEM, fotoaeree, immagini da satellite),costituiscono una importantebase di informazione per la com-prensione della tettonica in atto eper l’identificazione delle strutturesismogenetiche.

Il ripetersi di terremoti lungo lastessa struttura produce formedel paesaggio e strutture tettoni-che direttamente legate al cumu-larsi delle deformazioni cosismi-che. Al tempo stesso elementi delpaesaggio (terrazzi marini e flu-viali, drenaggi ecc.) registranoanche deformazioni in atto ascala regionale.


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Molise e lo tsunami di Stromboli dello scorso anno, hanno costituito un’importante esperienza in questo senso. Il gruppoè attivo anche per il prossimo triennio con un sistema di allerta ed organizzazione interna.

Contributo crostale dallo studio del campo magnetico terrestre

La compilazione magnetica effettuata nel 2001 ad opera dell’INGV ha messo in luce l’esigenza di studiare in detta-glio alcune regioni particolarmente significative e ad alto rischio sismico e vulcanico. Pertanto, nel prossimo triennio lacompilazione verrà integrata con nuove misure aeromagnetiche a maggior definizione per ricostruire in dettaglio la strut-tura profonda di settori della catena appenninica cruciali per la comprensione del potenziale sismogenetico. Si tratta inparticolare di aree caratterizzate da sismicità crostale “profonda”, con ipocentri distribuiti a 10-20 km di profondità. Infatti

Metodi geologici e geofisici d’indagine da dati di sottosuolo a differenti profondità crostali:(1) profili di resistività elettrica. Questi dati che permettono di mettere in luce contrasti di resistività tra depositi diversi e quindi di indivi-duare eventuali piani di rottura (faglie);(2) dati di breakout ottenuti dall’esame di pozzi profondi. Tali dati permettono di risolvere lo stato di stress attivo nella crosta; i breakoutforniscono l’orientazione degli sforzi sul piano orizzontale, mentre il regime tettonico viene stimato dal confronto tra la profondità oveavvengono i breakout e le proprietà fisiche delle rocce interessate da tale fenomeno;(3) sismica a riflessione. Questa tecnica consente da un lato la ricostruzione della geometria e cinematica delle principali strutture tetto-niche, dall’altro la preparazione di modelli 3D della crosta superiore utili per numerosi tipi di analisi sismologiche.

le faglie attivate nel corso di questi terremoti sono troppo profonde per essere studiate con metodi classici della sismicaa riflessione. Esse tuttavia sono localizzate nel “basamento magnetico”, e potrebbero dunque essere visibili ad un’anali-si delle anomalie magnetiche di alta definizione. Potrebbe essere questo il caso delle strutture attivate durante il terremo-to del Molise del 31 Ottobre 2002, invisibili sul terreno e non localizzabili su discontinuità note, che potrebbero inveceapparire con un’indagine aeromagnetica di dettaglio. Questi risultati potrebbero dunque evidenziare la geometria e l’e-stensione di strutture sismogenetiche ancora oggi del tutto ignote, ed avere importantissime implicazioni per la correttadefinizione del rischio sismico dell’area esaminata.

Aree continentali e marine, ad alto rischio sismico, vulcanico e ambientale in genere, potranno essere rilevate con tec-niche di aerogeofisica, per studi a carattere multidisciplinare, per realizzarne un imaging geofisico completo. Un esempioè costituito dai nuovi rilievi aereogeofisici eseguiti nell’area di Stromboli, Panarea, Lipari e Salina, a cavallo delle crisi vul-canica del dicembre 2002.

Osservazioni su vulcani attivi italiani

Il vulcanismo è un fenomeno geologico che si esplica in settori litosferici in cui il regime di stress regionale genera unadeformazione che permette la formazione di magma in profondità e la sua risalita verso la superficie. Le masse magma-tiche generano un regime di stress locale che varia nel tempo in funzione della loro evoluzione. Pertanto l’esistenza di unvulcano è determinata dal verificarsi di favorevoli condizioni geologiche regionali, e la sua storia, inclusa quella del suosistema di alimentazione magmatica, è influenzata dall’evoluzione di queste condizioni iniziali. Inoltre il comportamentofuturo di un vulcano attivo, e quindi anche la sua pericolosità, è direttamente dipendente dal suo comportamento passa-to. Pertanto la definizione del comportamento passato di un vulcano, dalla nascita allo stato attuale, è indispensabile perla previsione a lungo termine del suo comportamento, per la valutazione della sua pericolosità, per la zonizzazione delterritorio 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 basedi dati geologici, geocronologici e petrologici. Alla luce di quanto detto, le ricerche geologiche che, pur svolgendosi attra-verso varie metodologie, sono finalizzate alla comprensione delle condizioni in cui si sono sviluppati e delle modalità difunzionamento dei vulcani e del loro sistema magmatico di alimentazione, possono essere raggruppate in alcune lineeprincipali che verranno meglio dettagliate nel seguito.

Contesto geodinamico dei vulcani

Le ricerche di questa linea hanno come obiettivo la comprensione dei rapporti tra geodinamica e vulcanismo. Essesono condotte, prevalentemente attraverso indagini di geologia strutturale, in Sicilia, nell’area Napoletana e nell’areaLaziale. In tutte queste aree coesistono domini adiacenti, a comportamento tettonico differente. In Sicilia, la catena, anco-ra in accorciamento, passa verso est al bacino oceanico ionico, in consunzione sotto l’arco calabro-peloritano, e versosud al dominio siculo-africano, in cui, dopo l’esaurirsi delle spinte orogeniche, si è instaurato un regime distensivo. In que-sto mosaico convivono, nello spazio e nel tempo, il magmatismo orogenico delle Eolie e quello alcalino intra-placca delCanale di Sicilia e dell’Etna. Relativamente più semplice è il quadro geodinamico delle aree Napoletana e Laziale, dovela catena dell’Appennino passa verso ovest al graben della Piana Campana e ai bacini sedimentari laziali, strutture in cuisi è sviluppato il vulcanismo Plio-Quaternario. In tutte queste aree saranno definiti i limiti, i vincoli, le interazioni e le evo-luzioni tra i domini confinanti, sottoposti a campi di stress differenti e le relazioni con il vulcanismo. Lo studio della tetto-nica permetterà di riconoscere singoli eventi deformativi e di ricostruirne la successione nel tempo. Indagini di neotetto-nica, applicate a differenti ambienti tettonici e a differenti scale, consentiranno di investigare la struttura crostale superfi-

ciale. Sarà definita con precisionela deformazione crostale, le cuimanifestazioni recenti e attuali, tet-toniche e vulcaniche, sono sorgentidi pericolo per l’uomo e per l’am-biente. Infine indagini di geologiastrutturale sono fondamentali nelcorso di un’eruzione, in quanto con-sentono di individuare le struttureche si vanno attivando, di definire ilquadro deformativo del vulcano e diprevederne gli sviluppi.

Storia eruttiva e deformativa deivulcani

Le ricerche di questa lineahanno come obiettivo generale l’e-laborazione di un’ipotesi di funzio-


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Stromboli, Il Pizzo Sopra la Fossa.Utilizzo di apparecchiatura FTIR perla misurazione dei rapporti tra lespecie gassose contenute nellanube di gas emessa dal vulcano.

namento di un vulcano basata sull’integrazione dei risultati di ricerche multidisciplinari che vanno da quelle più squisita-mente geologiche (rilevamento geologico, stratigrafia, sedimentologia, geologia strutturale, vulcanologia fisica) alla geo-cronologia, alla petrologia, alla geochimica, al paleomagnetismo. Esse producono dati indispensabili per la valutazionedella pericolosità di un vulcano.

Vulcani Napoletani (Vesuvio, Campi Flegrei, Ischia e Procida). Il Vesuvio, i Campi Flegrei e Ischia sono i tre vulcaniche con la loro attività contribuiscono a rendere l’area napoletana una delle aree a più alto rischio vulcanico del mondo.Indagini geologiche di superficie e di sottosuolo saranno integrate da studi geochimici, petrologici, geocronologici, paleon-tologici e paleoambientali. Esse saranno finalizzate, fra l’altro, alla definizione degli scenari eruttivi attesi in caso di ripre-sa dell’attività in tempi brevi o medi di ciascuno dei vulcani attivi. In particolare saranno investigate le dinamiche di fram-mentazione del magma e i meccanismi di trasporto e deposizione delle particelle per eruzioni selezionate in modo dacoprire l’intero intervallo di variabilità delle eruzioni esplosive di un singolo vulcano. Le sequenze di rocce eruttate saran-no studiate anche da un punto di vista geochimico (elementi maggiori, minori ed in tracce) e isotopico (Sr-Nd-Pb-He-B)al fine di caratterizzare le regioni sorgenti, i processi differenziativi ad alta e bassa pressione, e la reologia dei magmi.Parte delle ricerche sul complesso Somma-Vesuvio verranno svolte nell’ambito del progetto europeo EXPLORIS, che hacome finalità l’analisi quantitativa del rischio legato ad eruzioni esplosive in vulcani eruropei situati in zone ad alta densi-tà abitativa e la valutazione delle misure di mitigazione. Gli studi vulcanologici saranno essenzialmente mirati al raffina-mento del quadro stratigrafico noto, alla definizione dei principali parametri eruttivi e chimico-fisici che hanno controllatoi diversi stili eruttivi e alla quantificazione dei parametri che descrivono l’impatto sul territorio, e alla definizione dei possi-bili scenari associati ai diversi stili eruttivi individuati.

Isole Eolie – Stromboli. L’attività attuale del vulcano Stromboli, iniziata poco prima dell’anno 1000 DC, è alimentata damagma basaltico derivante da cristallizzazione frazionata di magmi primari ricchi in CaO. Gli eventi parossistici sono lega-ti alla rapida risalita (46-4 ore) di modesti volumi di magma (103-105 m3) che raggiungono la superficie senza perdita signi-ficativa di volatili e di calore. I magmi primari che alimentano l’attività attuale del vulcano entrano nel sistema di alimen-tazione e si mescolano col magma residente pochi giorni prima dell’eruzione parossistica. Da anni il vulcano è oggetto diricerche finalizzate alla valutazione della sua pericolosità. Sono in corso, inoltre, studi sui depositi associati ad una seriedi collassi laterali e su quelli associati ad onde di tsunami, sull’occorrenza di attività eruttiva laterale ed eventi franosi,avvenuti nel passato, e sulle relazioni tra i diversi fenomeni. La continuazione di questi studi permetterà di raccogliere

dati indispensabili per il miglioramen-to sia del modello generale di funzio-namento del vulcano, che della defi-nizione della probabilità di accadi-mento dei diversi tipi di eventi, degliscenari attesi e dei livelli di criticità,che consentiranno di predisporreopportuni di piani di emergenza per lariduzione dei rischi.

Etna. L’Etna è un vulcano complesso,la cui lunga storia (circa 700 ka) èstata caratterizzata da prevalentieffusioni laviche e minori eruzioniesplosive. L’edificio, risultante dallasovrapposizione di vari apparati vul-canici, è stato profondamente modifi-cato da ampi collassi vulcano-tettoni-ci avvenuti lungo i suoi fianchi orien-tali e settentrionali. L’attività vulcani-ca, oltre che con le reti di sorveglian-za, viene sistematicamente seguitacon osservazioni dirette, rilievi strut-turali, visivi e con telecamera termica,raccolta di campioni e analisi petrolo-giche e sedimentologiche. I risultati diqueste indagini, insieme ai dati dellereti di sorveglianza, hanno permessodi comprendere i fenomeni in atto nelcorso delle recenti eruzioni e di defi-nire la loro possibile evoluzione.Anche se le manifestazioni vulcani-


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Overlay del campo di anomalia magneticadi Lipari e Vulcano e del modello digitaledel terreno. Lo studio delle anomaliemagnetiche contribuisce alla caratterizza-zione dell’assetto geologico e strutturaledella litosfera anche in relazione al suostato termico.

che più ricorrenti sonoeffusioni laviche, conassociata attività esplosi-va di bassa energia, visono evidenze geologichedi fasi di attività dominateda eruzioni esplosive,anche di elevata energia,fino a pliniane. Nel trien-nio 2004-2006 queste fasidi attività verranno investi-gate in dettaglio.

Pantelleria. L’isola diPantelleria negli ultimi300 ka è stata sede di unintenso vulcanismo con-

nesso a deformazioni prodotte sia dalla tettonica del rift del canale di Sicilia che dalla vulcano-tettonica. I fenomeni vul-cano-tettonici principali sono due collassi calderici e la risorgenza all’interno della caldera più giovane, che ha determina-to il sollevamento e il tiltaggio del blocco di Montagna Grande. Dopo l’ultima eruzione di grossa magnitudo (Tufo Verde,50 ka), il vulcano ha prodotto sei cicli di vulcanismo acido, intercalati a eruzioni basaltiche. Il vulcanismo dell’isola è ali-mentato da un sistema magmatico complesso che comprende una camera magmatica superficiale, probabilmente ali-mentata da magma trachitico originato in reservoirs più profondi. I magmi basaltici, sempre eruttati all’esterno delladepressione calderica, risalgono in superficie attraverso fratture crostali del rift. Per migliorare le attuali conoscenze evalutare la pericolosità del vulcano, saranno raccolti dati geologici per la definizione della storia vulcanica e deformativae per la caratterizzazione delle eruzioni degli ultimi 10 ka. Sarà anche investigato il sistema magmatico di alimentazione.

Rift Etiopico. Studi strutturali, stratigrafici e vulcanologici hanno permesso di ricostruire i diversi eventi tettonici regionali,di effettuare il timing della deformazione, di definire le relazioni tra tettonica regionale, processi vulcano-tettonici e distri-buzione del vulcanismo, nella parte del rift a sud di Nazareth. In particolare essi hanno consentito di ricostruire i mecca-nismi di genesi della caldera di Gedemsa e la sua evoluzione nell’ambito del Main Ethiopian Rift. Nel triennio 2004-2006indagini simili verranno eseguite nell’area di Gariboldi, sede di numerosi collassi calderici. Esse verranno integrate dastudi petrologici finalizzati alla comprensione dell’evoluzione dei magmi in relazione alla dinamica del Main Ethiopian Rift.

Studi tessiturali di prodotti piroclastici. La definizione delle caratteristiche tessiturali (densità, cristallinità, vescicolarità,taglia, forma e distribuzione di cristalli e vescicole, grado di deformazione e interconnessione delle vescicole) della fra-zione pomicea dei prodotti di eruzioni esplosive di diversa dinamica, intensità e composizione è importante per la com-prensione dei processi di degassamento, frammentazione e risalita del magma. È stata fino ad ora studiata la variabilitàtessiturale dei prodotti di alcune eruzioni flegree (Ignimbrite Campana, Agnano Monte Spina, Monte Nuovo) e di due gran-di eruzioni pliniane a chimismo calcalcalino (Pinatubo, 1991; Quilotoa, 8 ka). L’origine di clasti pomicei con diverse carat-teristiche tessiturali è stata messa in relazione allo sviluppo di zone caratterizzate da una diversa reologia all’interno delcondotto vulcanico legate alla presenza di gradienti di deformazione in riposta allo sforzo di taglio cui il magma è sotto-posto lungo le pareti del condotto vulcanico. Lo studio delle eruzioni pliniane calcalcaline ha inoltre messo in luce il ruolodi processi quali dissipazione viscosa ai margini del condotto, nell’aumentare la capacità di scorrimento del magma,influenzando quindi l’intera dinamica eruttiva. Nel triennio 2004-2006, queste indagini verranno estese ai depositi di signi-ficative eruzioni esplosive dei vulcani attivi italiani.

Cartografia. Le carte geologiche, documento di sintesi delle caratteristiche geologiche di un territorio, sono uno strumen-to indispensabile per la pianificazione dello sviluppo territoriale in aree di vulcanismo attivo. Carte geologiche sono staterecentemente pubblicate per alcuni vulcani attivi (es. Vesuvio), mentre per altri (es. Campi Flegrei, Etna) sono in via dielaborazione. Nel triennio 2004-2006 saranno elaborate carte geologiche sia per i vulcani attivi che per quelli non attivi(es. Ustica) ma che rivestono particolare importanza nella comprensione della geodinamica del Tirreno meridionale.

Fenomeni sottomarini associati al vulcanismo

La maggior parte dei vulcani attivi italiani costituisce delle isole (Ischia, Stromboli, Vulcano, Lipari, Pantelleria), alcu-ni sono ubicati lungo la linea di costa (Vesuvio, Etna), altri sono parzialmente (Campi Flegrei) o completamente (es.Ferdinandea) sommersi. In una tale situazione studi di geologia marina sono indispensabili per ricostruire l’intera storiavulcanica e deformativa di ciascun vulcano. Questi studi saranno condotti attraverso indagini bati-morfologiche, tettoni-


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Stromboli, Sciara delFuoco, 30 dicembre 2002.Collassi e frane, accom-pagnati da abbondanteemissione di cenere, foto-grafati un’ora dopo il crol-lo principale che ha pro-dotto le onde di tsunami.

co-strutturali, magnetometriche, petrochimico-magmatologiche, sedimentologiche e vulcanologiche, e prevedono anchecampionature di fondo e ispezioni visive con sistema RoV. La progettazione delle indagini e i risultati che si otterrannosaranno coordinati e interpretati con le indagini di geologia delle parti emerse dei vulcani.

Le aree che saranno investigate nel triennio 2004-2006 sono il rift del Canale di Sicilia, l’off-shore dell’Etna e le partisommerse dei vulcani di Stromboli e Ischia.

Lo studio delle parti sommerse delle isole vulcaniche e dei numerosi apparati sottomarini del Canale di Sicilia si pro-pone di: 1) migliorare le conoscenze sul vulcanismo associato al rift, 2) contribuire alla ricostruzione della complessa sto-ria neogenico-quaternaria delle interazioni tra le placche collisionali africana ed europea, 3) raccogliere indizi di eventua-li attività vulcaniche in atto; 4) raccogliere dati per la definizione di aree esposte a pericoli vulcanici.

Lo studio dell’off-shore dell’Etna si propone di: 1) definirne l’assetto geologico, vulcanologico e morfo-strutturale; 2)definire la dinamica delle faglie regionali e trasformanti della Scarpata di Malta (sistema eoliano-maltese); 3) ricostruirel’andamento di tali strutture nel passaggio da off-shore a on-shore (faglie delle Timpe).

Lo studio delle parti sommerse del vulcano Stromboli si propone di: 1) investigare i depositi di frana del 30 dicembre2002 accumulati nella zona di mare antistante la Sciara del Fuoco; 2) riconoscere, caratterizzare e datare i depositi lega-ti ad eventi passati; 3) ricostruire la geometria dei depositi sottomarini ed effettuare la stima del loro volume; 4) effettua-re una modellazione numerica dei fenomeni di tsunami.

Lo studio delle parti sommerse del vulcano di Ischia si propone di: 1) individuare e caratterizzare morfologicamente elitologicamente i lineamenti correlati a fenomeni di instabilità di grandi e medie dimensioni; 2) riconoscere gli eventi dicedimento e collasso; 3) mappare i relativi accumuli deposizionali, dalle zone prossimali di distacco alle loro propagginipiù distali, definendo i meccanismi di trasferimento e trasporto; 4) individuare i fattori che provocano l’instabilità dell’edi-ficio, e la loro classificazione; 5) riconoscere i meccanismi d’innesco attualmente in atto, 6) definire la composizione el’età delle rocce vulcaniche interessate.

Impatto del vulcanismo sull’ambiente e sull’uomo

Gli effetti delle eruzioni vulcaniche si ripercuotono sull’ambiente con distinte modalità dalla scala locale a quella glo-bale. A scala planetaria, esse possono agire direttamente sul clima provocando un abbassamento della temperatura glo-bale con notevole impatto sulla vita dell’uomo. Se i vulcani sono capaci di influenzare il clima su scala globale, a maggiorragione essi interferiscono con l’ambiente su scala regionale e locale. Recentemente, ad esempio, l’abbandono di nume-rosi siti dell’età del Bronzo in Inghilterra è stato messo in relazione con un processo di acidificazione del suolo indottodalla caduta di particelle emesse da un’eruzione del vulcano Hekla. Tuttavia, nonostante i numerosi casi di studio delsistema vulcano-clima-uomo nella preistoria, solo poche ricerche sono state finalizzate allo studio delle modificazioniambientali in relazione alle maggiori eruzioni della preistoria antica.

La catastrofica eruzione dell’Ignimbrite Campana, avvenuta ai Campi Flegrei circa 39 ka bp, è la maggiore eruzionedell’area Mediterranea negli ultimi 200 ka. Essa generò il collasso calderico di un’area di circa 230 km2 ed emise non

meno di 200 km3 di magma trachitico. Un’eruzione di tale intensità può aver drasticamente alterato gli ecosistemi, consignificativi effetti anche sull’uomo, ben oltre l’area direttamente colpita. Inoltre, essa è avvenuta nell’intervallo 40-35 kacal bp, in un momento cruciale dell’evoluzione bio-culturale umana europea, quando l’Europa temperata e la regionemediterranea erano caratterizzate da una delle più notevoli variazioni culturali nella preistoria del Vecchio Mondo.Pertanto, l’eruzione dell’IC costituisce un’opportunità unica per investigare gli effetti climatico-ambientali delle eruzioni vul-caniche.

Le ricerche che si svolgeranno in questa linea nel triennio 2004-2006 sono finalizzate alla valutazione degli effettiindotti dall’eruzione dell’Ignimbrite Campana sugli ecosistemi delle regioni direttamente o indirettamente colpite (areaMediterranea ed Europa Meridionale), intendendo l’ecosistema nei suoi componenti abiotici, biotici e culturali. L’età di

questa eruzione (39 ka bp) ponel’attenzione sulla sua possibileinterferenza con il significativocambiamento biologico e cultura-le avvenuto in questa area nel-l’intevallo temporale 40-35 ka bp.Questo include la transizione, intermini culturali, dal PaleoliticoMedio al Paleolitico Superiore, el’ipotizzato cambiamento, nell’e-voluzione biologica, daNeanderthal a “moderno” Homosapiens, entrambi argomenti didibattito scientifico.

Gli obiettivi verranno perse-guiti attraverso uno studio multi-disciplinare combinando compe-tenze in diversi settori scientificiquali la geologia, la geologiamarina, la glaciologia, la vulca-nologia, la geochimica, la clima-


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Etna, eruzione 2002-2003. Aperturadi fratture con rigetto lungo la stradache porta a Piano Provenzana.

tologia dinamica e l’antropologia.


• Modello di stress attivo e deformazione cumulata a lungo termine su diversi orizzonti cronologici per l’area italiana.• Nuovo modello delle sorgenti sismogenetiche del territorio italiano per una più efficace mitigazione del rischio sismi-

co.• Sistematizzazione dei dati stratigrafici sui vulcani attivi attivi italiani per la migliore comprensione del comportamento

a lungo termine dei vulcani e per una più efficace mitigazione del rischio vulcanico.


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2.2. Laboratorio di Paleomagnetismo

Il laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV ha acquisito e consolidato nel corso degli anni un proprio ruolo di riferi-mento nel quadro scientifico italiano del settore. Le ricerche condotte dal gruppo di ricercatori afferenti al laboratorio sicaratterizzano per l’ampio spettro di interessi ed applicazioni, con contributi che spaziano in diversi settori delle Scienzedella Terra, finalizzati allo studio di temi di grande interesse quali:

• la geodinamica del Mediterraneo e l’evoluzione delle catene orogeniche e dei bacini oceanici; • la ricostruzione delle variazioni paleoclimatiche e paleoambientali a scala regionale e globale; • la valutazione dei rischi vulcanici; • la ricostruzione delle variazioni del campo magnetico terrestre nel passato geologico; • la magnetostratigrafia integrata ed applicata alla datazione-correlazione ad alta risoluzione di successioni marine e

continentali; • la determinazione delle proprietà magnetiche fondamentali di rocce e minerali; • l’analisi dell’inquinamento in ambienti urbani.

La gran parte dei suddetti temi di ricerca viene svolti nell’ambito di diversi progetti di ricerca nazionali ed internazio-nali.

Il laboratorio di paleomagnetismo è equipaggiato con numerosi strumenti specifici, tra i quali riveste particolare pre-stigio il magnetometro criogenico, a sensori superconduttori, che consente la misurazione della magnetizzazione rima-nente sia di campioni discreti di roccia sia di “u-channel” in continuo (vengono definiti u-channel degli spezzoni di sedi-mento a sezione di 1.9 x 2 cm2 e lunghezza massima fino a 1.5 m, prelevati dalla parte centrale di carote ottenute da per-forazioni marine o lacustri). Il magnetometro criogenico dell’INGV è inoltre equipaggiato con strumentazione in linea perla produzione di magnetizzazioni artificiali e la smagnetizzazione progressiva per campo magnetico alternato dei varicampioni in analisi, ed è alloggiato all’interno di una stanza schermata da campi magnetici statici esterni. Il sistema com-pleto di magnetometro criogenico sopra descritto è stato acquisito dal Programma Nazionale di Ricerche in Antartide(PNRA), ed, in effetti, il laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV è da anni attivamente coinvolto nello studio sistemati-co delle proprietà magnetiche di campioni di roccia e di sequenze sedimentarie da perforazioni raccolte in Antartide, suimargini continentali e dall’Oceano meridionale nell’ambito delle varie spedizioni italiane ed internazionali. A partire dal2002 il laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV è stato anche affiliato nel neo-costituito Sistema InterlaboratorioAntartico del PNRA, ove viene riconosciuto al laboratorio un rilevante valore scientifico e tecnologico e lo si identificaquale riferimento per la comunità scientificaantartica (nazionale ed internazionale).

Il magnetometro criogenico necessita dimanutenzione ordinaria, con rifornimento perio-dico di elio liquido, controllo costante delle tem-perature, dei livelli di liquidi e gas e del funziona-mento dei circuiti superconduttori, e sostituzioniprogrammate di parti sottoposte a degrado edusura. Nel triennio 2004-2006 sarà pertantonecessario sostituire il compressore e la testafredda del magnetometro.

Le attività di misura ed analisi svolte in labo-ratorio seguono le attività di prelievo di campionisul terreno e/o da carote provenienti da perfora-zioni effettuate su successioni sedimentarieanche molto profonde. Queste costituiscono labase di partenza per ogni ricerca sperimentalenel settore. Nel triennio 2004-2006 sarà neces-sario provvedere al rinnovo ed all’implementa-zione della strumentazione dedicata alle attivitàdi campagna ed al campionamento sul terreno.

Per far fronte alle varie necessità di acquisi-zione ed integrazione dei dati geofisici e geologi-ci necessari per lo svolgimento delle numeroselinee di ricerca in atto nel laboratorio e i relativiauspicabili sviluppi per il prossimo triennio, sirendono necessari opportuni aggiornamenti edintegrazioni della strumentazione specifica istal-


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Le misure di paleomagnetismo vengono condotte su“carote” di roccia. La foto illustra un istante dell’opera-zione di perforazione, che viene effettuata con un“carotiere” dotato di punta diamantata raffreddata adacqua. Successivamente alla perforazione, prima diestrarre le carote dall’affioramento roccioso si procedecon il rilevamento della loro esatta orientazione rispet-to al sistema di riferimento geografico ed alla verticale.

lata. Su questa linea, si sottolinea la necessità di proseguire nello sviluppo della dotazione di strumentazione di suppor-to, per lo svolgimento di analisi “non-magnetiche” ad integrazione delle misure magnetiche e paleomagnetiche tradizio-nali (analisi micropaleontologiche, calcimetria, granulometria ecc.).

Le prospettive di sviluppo nell’ambito della strumentazione più strettamente legata al paleomagnetismo ed alle pro-prietà magnetiche dei materiali includono, in prima istanza, l’acquisizione di un magnetometro a vibrazione ad alta riso-luzione per la determinazione dei parametri di isteresi in campioni di rocce e polveri naturali, che consenta misure accu-rate per un ampio intervallo di concentrazione di particelle magnetiche ed includa la possibilità di effettuare cicli di istere-si parziali ed il calcolo di diagrammi FORC (dall’inglese First-Order Reversal Curves). L’installazione di questa apparec-chiatura si accompagnerà ad un’opportuna implementazione delle tecniche di analisi e modellazione dei dati relativi aicicli di isteresi e ai diagrammi FORC. I risultati ottenuti con tale strumentazione e tecniche di analisi permetteranno di rica-vare le funzioni di distribuzione della popolazione di particelle magnetiche in funzione delle dimensioni, dello stato e dellainterazione magnetica. Questa strumentazione potrà essere particolarmente preziosa per gli studi finalizzati nel campodel magnetismo ambientale, quali quelli relativi alle variazioni climatiche nel passato geologico e all’inquinamento deigiorni nostri.

Ulteriori sviluppi auspicabili prevedono l’istallazione, nell’ambito del Sistema Interlaboratorio Antartico, di un secondomagnetometro criogenico (da dedicare alla misura di materiale vulcanico e di carote in continuo) ed il conseguenteampliamento della stanza magneticamente schermata, per ospitare entrambi i magnetometri criogenici e tutta la strumen-tazione che deve essere isolata dai campi magnetici statici ambientali.Strumentazione del Laboratorio di Paleomagnetismo dell’INGV:

• Stanza schermata da campi magnetici statici• Magnetometro criogenico 2G, con accessori• Due misuratori anisotropia magnetica AGICO (KLY-2, KLY-3S), con accessori (CS-2, CS-3)• Due misuratori di suscettività magnetica Bartington, con diversi sensori (MS2B, MS2C, MS2F)• Due magnetometri spinner AGICO (JR-4, JR-5A)• Smagnetizzatore AF Molspin• Due smagnetizzatori termici (PYROX e MMTD60)• Magnetometro a vibrazione Molspin• Magnetizzatore ad impulsi 2G• Due magnetometri fluxgate Applied Physics• Strumentazione varia per attività di campagna, preparazione campioni, e misure accessorie


• Misurazione dei cicli di isteresi anche su materiali debolmente magnetici e misure ed analisi di diagrammi FORC peril magnetismo ambientale.

• Adeguamento della struttura di schermatura magnetica del Laboratorio per consentire l’installazione di un nuovomagnetometro criogenico.


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2.3. Laboratori di chimica e fisica delle rocce

I laboratori analitici e sperimentali forniscono dati essenziali alle ricerche orientate alla comprensione della storia erut-tiva dei vulcani, alla dinamica delle aree sismogenetiche, ed al comportamento chimico-fisico dei magmi, delle rocce edei fluidi, nelle condizioni di alta pressione e temperatura ai quali sono soggetti nel mantello e nella crosta terrestre. Inoltrele analisi condotte in laboratorio e l’interpretazione delle variazioni composizionali (geochimiche, mineralogiche e tessitu-rali) osservate nei prodotti eruttati forniscono informazioni “in tempo reale” sui processi magmatici attivi nel sistema di ali-mentazione del vulcano nel corso delle eruzioni.

In questi primi anni di attività dei laboratori e del personale afferente sono stati effettuati diversi studi che hanno pro-dotto risultati di rilievo. Tra questi si possono ricordare le ricerche inerenti:

• la tessitura e la composizione dei magmi prodotti nel corso delle eruzioni dell’Etna e di Stromboli;• le caratteristiche dei sistemi di alimentazione dei vulcani italiani;• le proprietà elettriche delle rocce etnee a vario grado di fusione parziale ad alta pressione ed alta temperatura;• i meccanismi di frammentazione e trasporto durante l’attività esplosiva; • le relazioni di fase solido-liquido nei magmi etnei;• la diffusione di specie volatili nelle vulcaniti flegree;• le dinamiche di risalita di eruzioni esplosive a colonna sostenuta;• meccanismi di mescolamento nei magmi italiani.

Laboratori analitici

Gli strumenti analitici necessari per misurare la composizione chimica e mineralogica delle rocce vulcaniche sononumerosi e diversi tra loro perché le specie atomiche e minerali che compongono le rocce vulcaniche praticamente copro-no l’intera tavola degli elementi e gran parte delle specie cristalline. Questa strumentazione, presente solo in piccola parteall’interno dell’INGV al momento della creazione dell’Ente, si è in questi anni progressivamente sviluppata e aggiornata.È necessario tuttavia un ulteriore aggiornamento per far fronte a tutte le esigenze di ricerca dell’ente.

Il modello di sviluppo dei laboratori seguirà una organizzazione a rete che integra le potenzialità analitiche distribuitetra le varie sezioni dell’ente senza limitare la loro operatività. La rete di laboratori, nel suo sviluppo ottimale, sarà in gradodi fornire in maniera rapida, accurata ed adeguata alle esigenze della vulcanologia e della geofisica: 1) analisi degli ele-menti maggiori, degli elementi in tracce e dei rapporti isotopici per le rocce e per gli analoghi sperimentali; 2) analisi deglielementi maggiori, degli elementi volatili, degli elementi in tracce e dei rapporti isotopici sulle fasi (minerali e amorfe) dellerocce e degli analoghi sperimentali; 3) analisi delle caratteristiche granulometriche e morfoscopiche di rocce clastichenaturali e ottenute in laboratorio; 4) analisi quantitative delle caratteristiche tessiturali nelle rocce (cristallinità, vescicola-rità, deformazione, anisotropie) e nei prodotti delle corse sperimentali; 5) misura di grandezze termodinamiche (energielibere e delle entropie) nelle fasi minerali e vetrose; 6) datazioni di eventi eruttivi con metodi radiometrici.

Questi servizi analitici verranno messi a disposizione, attraverso una appropriata organizzazione della co-utenza esviluppando dove possibile le procedure che facilitino l’utilizzo a distanza degli strumenti (Telelaboratori). I laboratori ana-


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Laboratorio di microscopia elettronica e microanalisi della Sezione di Catania dell’INGV.

litici saranno aperti anche ai ricercatori di altri enti (Università, CNR) e ad operatori attivi in campi anche diversi da quel-lo geofisico-vulcanologico (ambientale, archeologico, farmaceutico, alimentare, ingegneristico, industriale) attraversoforme di collaborazione o di servizio tramite convenzioni. Queste ultime potranno costituire fonte di co-finanziamento e diincentivazione per il personale coinvolto. Le “grandi” strumentazioni saranno localizzate nelle diverse sezioni esistenti nelterritorio nazionale tenendo conto delle esperienze proprie di ricercatori e tecnici che vi operano e delle attività peculiariche le singole sezioni svolgono. Gli strumenti per i quali è previsto un utilizzo intensivo e continuativo potranno esserelocalizzati anche in più sedi.

Oltre ai laboratori analitici attualmente in attività:

• Laboratorio di Fluorescenza di raggi X (XRF)• Laboratorio di Microscopia elettronica e microanalisi a dispersione di energia (SEM–EDS)• Laboratorio di Spettrometria di Massa a sorgente solida (TIMS)• Laboratorio Spettroscopia FT-IR

è prevista l’acquisizione e la messa in opera presso le sedi dell’INGV di:

• Microsonda elettronica (EMP)• Laboratorio ICP-MS• Laboratorio di Sedimentologia• Laboratori di microscopia elettronica• Laboratorio per lo studio delle inclusioni fluide

Laboratori sperimentali

Per comprendere la dinamica dei magmi e definire gli scenari eruttivi da una parte, e migliorare le conoscenze sullameccanica delle faglie per la previsione dei terremoti dall’altra, è necessario operare uno sforzo rilevante nella definizio-ne delle proprietà chimico-fisiche dei magmi e delle rocce. Tali proprietà devono essere sistematicamente studiate in fun-zione di temperatura, pressione, composizione chimica, campo di stress, e distribuzione delle varie fasi che costituisco-no il magma e le rocce. A tale proposito è stato costituito presso la sede di Roma il laboratorio Alte Pressioni ed AlteTemperature (HP-HT) per la geofisica e la vulcanologia sperimentali.

Il laboratorio ha l’obiettivo di divenire un polo di rilevanza internazionale per le ricerche sperimentali e per lo sviluppodi nuove metodologie, tale da attirare ricercatori da varie parti del mondo, conquistare una posizione di eccellenza nellericerche sulle proprietà dei magmi e delle rocce, e catalizzare finanziamenti da parte di enti finanziatori nazionali e inter-nazionali. I dati prodotti dal laboratorio costituiranno un patrimonio di grande rilevanza scientifica ed elevato standard. Apartire dallo scorso anno sono stati installati e messi in opera presso lo stesso i seguenti apparati:

• pressa multipla da 840 tonnellate, • modulo multianvil tipo Walker 6/8, • modulo piston cylinder (3/4 and 1 pollice), • due forni a pressione atmosferica da 300 e 1300 °C.• analizzatore di impedenza

Per il prossimo triennio è invece prevista l’acquisizione e la messa in opera di:

• autoclavi a riscaldamento esterno• viscosimetri a piatti paralleli e cilindri concentrici• shock-tubes• presse triassiali

Al termine del processo di acquisizione della suddetta strumentazione il laboratorio per le alte pressioni e temperatu-re consentirà: 1) lo studio del comportamento meccanico e delle proprietà elastiche ed elettriche delle rocce crostali e delmantello; 2) la determinazione delle relazioni di fase alle pressioni e temperature tipiche di crosta e mantello; 3) la deter-minazione delle proprietà reologiche e termodinamiche dei magmi; 4) lo studio teorico di tali proprietà volto alla formula-zione di modelli fisico-matematici. I modelli ottenuti saranno utili quindi negli studi dell’interno della Terra, dei processimagmatici e vulcanici in aree attive al fine di chiarire le dinamiche dei processi sismici e vulcanici e contribuire alla miti-gazione del rischio associato.

In campo geofisico, le misure in laboratorio delle velocità delle onde sismiche in fusi magmatici con diverso grado dicristallizzazione costituiranno un’importante base di dati per la determinazione delle temperature e percentuali di fuso pre-senti nelle rocce, sulla base delle anomalie di velocità osservate con tecniche di tomografia sismica. Analogamente, lemisure dei moduli elastici, della nucleazione e sviluppo del cracking, della fagliazione e della pressione di poro in cam-pioni di rocce serviranno come base per l’interpretazione dell’attenuazione anelastica delle onde sismiche. Le misure divelocità in rocce a diverso grado di saturazione in fluidi, permetteranno di determinare, dal confronto con immagini tomo-grafiche di aree tettoniche e vulcaniche, il ruolo dei fluidi nella sismicità di alcune aree italiane (ad es.: sequenza sismicaUmbro-Marchigiana 1997-98, aree a sfruttamento geotermico).

Nel campo della vulcanologia e magmatologia, verranno determinate relazioni di fase solido-liquido e liquido-gas, conparticolare attenzione alle condizioni di saturazione in specie volatili (acqua, anidride carbonica, zolfo) a pressioni, tem-perature e fugacità dell’ossigeno variabili e le proprietà reologiche in funzione di temperatura, composizione e condizio-


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ni di stress/strain per magmi, con partico-lare attenzione a quelli eruttati dai vulcaniitaliani. Tali proprietà saranno modellizza-te sulla base dei principi fisici fondamenta-li e sulla base del principio della regressio-ne applicato ai dati sperimentali, chedovranno quindi essere caratterizzati dal-l’incertezza derivante dalle metodologiesperimentali applicate. I modelli matemati-ci saranno in grado di riprodurre la visco-sità misurata in funzione delle variabiliindipendenti composizione, temperatura,abbondanza di ciascuna fase nel sistemae campo di stress/strain e le condizioni disaturazione in fasi volatili in funzione dicomposizione, pressione e temperatura.L’utilizzo dei nuovi modelli reologici e ter-modinamici all’interno dei modelli di tra-sporto del magma, realizzati all’interno deiprogetti paralleli, permetterà un importan-te passo in avanti nella simulazione discenari eruttivi e nella valutazione dellapericolosità dei vulcani italiani.

Si prevede inoltre la creazione di unlaboratorio per la modellazione analogicadi flussi lavici, di processi vulcano-tettoni-ci (caldere, collassi di settore), e delledeformazioni associate alla risalita dimagmi. I modelli analogici consentirannodi determinare i meccanismi di messa inposto di flussi lavici e duomi nonché ledeformazioni associate alla risalita dimagmi in condotti vulcanici ai processi diinflazione di camere magmatiche superfi-ciali. Tali modelli consentiranno inoltre distudiare le relazioni tra faglie e processivulcanici (es. riattivazione di faglie duran-te eruzioni) e di valutare le modalità diinnesco di collassi di settore o frane suedifici vulcanici durante periodi eruttivi enon. Tali modelli consentiranno inoltre distudiare i meccanismi dei collassi calderi-ci e dei fenomeni di risorgenza caldericanonché di analizzare il ruolo giocato dalla tettonica nella dinamica di questi processi. I risultati di tali modelli sono di vita-le importanza per lo studio delle fenomenologie associate a eruzioni vulcaniche, deformazioni duttili (uplift-subsidenza),fragili (terremoti associati alla riattivazione di faglie o alla formazione di nuove fratture), instabilità di versanti, dinamica difratture eruttive, ed altro.


• Organizzazione di una rete di laboratori che integri e sviluppi le potenzialità analitiche distribuite tra le varie sezionidell’ente.

• Integrazione del laboratorio HP-HT con la messa in opera di nuovi strumenti per lo studio delle proprietà chimicofisi-che dei magmi, delle rocce della crosta e del mantello.

• Creazione di un laboratorio per la modellazione analogica di flussi lavici, di processi vulcano-tettonici e delle deforma-zioni associate alla risalita di magmi.

• Definizione del comportamento meccanico e delle proprietà elastiche ed elettriche di rocce e magmi italiani.• Determinazione delle relazioni di fase nei magmi italiani alle pressioni e temperature tipiche di crosta e mantello.• Determinazione delle proprietà reologiche e termodinamiche dei fusi silicatici.


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Pressa multipla da 840 tonnellate del laboratorio per le Alte Pressioni-AlteTemperature che si trova presso la sede INGV di Roma. La pressa viene utilizzata perlo studio delle proprietà chimico-fisiche dei magmi e delle rocce.

2.4. Laboratori di Geochimica dei Fluidi

L’INGV è dotato di tre poli tecnologici di geochimica dei fluidi, afferenti alle Sezioni di Palermo, Roma1 e Napoli. NellaSezione di Catania esiste invece un polo tecnologico di telerilevamento chimico. Esiste un laboratorio di riferimento perquanto riguarda la geochimica isotopica (C, He, S, H, O, ecc.). Questo svolge un ruolo di servizio per tutte le attività scien-tifiche di ricerca e sorveglianza dell’ente relative alla geochimica isotopica, soprattutto in caso di crisi sismiche e vulcani-che. I laboratori di spettrometria di massa per analisi isotopiche di C, S ed N e per i gas nobili (He, Ne, Ar) sono in pienosviluppo. Uno dei laboratori in fase di realizzazione consentirà l’analisi chimica ed isotopica dei gas nobili nelle inclusio-ni fluide e nella matrice solida di vetri e cristalli. Fra gli obiettivi di questo laboratorio vanno evidenziati lo studio dell’origi-ne dei volatili e della provenienza dei magmi nei sistemi di alimentazione, l’analisi di prodotti sintetici realizzati attraversoesperimenti sulla chimica fisica di fusi silicatici. Tutti i laboratori sono dotati della strumentazione necessaria per le anali-si della chimica di base sia in fase liquida che gassosa, e, in accordo con la strategia di sviluppo dell’ente, essi stannoiniziando a dotarsi anche della strumentazione per la chimica degli elementi in traccia. Nel tempo i vari poli si sono spe-cializzati in peculiari campi della geochimica dei fluidi, come ad esempio le analisi dei radionuclidi o lo sviluppo di proto-tipi di sensori (es. flusso di CO2 e radon). Nel triennio è previsto anche lo sviluppo di metodologie di misure di radionucli-di applicati alla paleosismologia.

Nel triennio 2001-2003 è stato effettuato un notevole potenziamento delle strutture analitiche dei Laboratori geochi-mici. Nonostante ciò i laboratori andranno adeguati alle nuove esigenze di sorveglianza e ricerca che l’INGV si ripropo-ne di affrontare. Sicuramente le recenti emergenze vulcanico-sismiche vissute quasi contemporaneamente (Etna,Stromboli, Panarea e Molise), hanno messo in luce l’esigenza di un rinnovo di strumentazioni analitiche e di infrastruttu-re dedicate alla strumentazione (spazi per laboratori) in tutte e tre le sezioni, ma anche la necessità di un maggior coor-dinamento fra le Sezioni impegnate in questo settore.

L’attività che l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia si propone di svolgere nel triennio 2004-2006 nell’ambitodella geochimica dei fluidi si articolerà principalmente in tre settori di intervento:

• Geochimica dei fluidi in aree vulcaniche;• Geochimica dei fluidi in aree sismiche;• Geochimica dei fluidi ambientale.

La geochimica dei fluidi in aree vulcaniche comprende tutte quelle attività che attraverso misure geochimiche (chi-mica, isotopi, flussi di massa, ecc), concorrono a porre in relazione, in una data area, le variazioni osservate nei parame-tri geochimici controllati con l’attività vulcanica. Tutte le informazioni acquisite contribuiscono alla formulazione di model-li geochimici e modelli multi-disciplinari all’interno dei quali vengono interpretate le variazioni chimiche ed isotopicheosservate. Le aree vulcaniche normalmente tenute sotto controllo sono quelle attive dove sono avvenute eruzioni in tempistorici (Etna, Vulcano, Stromboli, Vesuvio, Campi Flegrei, Pantelleria, Ischia, ecc.) e quelle caratterizzate dalla presenzadi strutture vulcaniche quiescenti ma interessate da “unrest activity” (Colli Albani, Provincia Comagmatica Romana,Amiata, ecc.).

La geochimica dei fluidi in aree sismicamente attive comprende tutte quelle attività che hanno come obiettivo la for-mulazione di modelli geochimici e modelli sismogenetici (compresi quelli sulla previsione dei terremoti) studiando il ruolodei fluidi nel processo sismogenetico, l’origine dei fluidi stessi, la loro circolazione in zone di faglia attive e quiescenti. Il


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Variazioni del contenuto in Alluminio (+ 99 %) nelle acque petrolifere del campo di Weyburn (Canada), nel periodo Marzo 2001 - Giugno2002, dopo 10.000 ore di immissione di CO2 (5000 tonn/giorno) tramite tecniche di Enhanced Oil Recovery (EOR). Le variazioni di Al eSiO2 sono dovute alla massiccia dissoluzione di allumino-silicati della roccia serbatoio ad opera del gas iniettato che acidifica la brinasalina petrolifera. Questa tecnica, detta di sequestrazione dell’anidride carbonica, è una delle tecniche attualmente allo studio per ridur-re la concentrazione di CO2 nell’atmosfera. Il progetto internazionale Weyburn, a cui l’Italia partecipa con l’INGV, si propone di migliora-re questa tecnica per la riduzione dei gas-serra nell’atmosfera.

riconoscimento del ruolo dellefaglie quali barriere di permeabili-tà e di barriere chimiche doveavvengono reazioni chimichelegate al campo di stress, haaperto recentemente nuovi campidi ricerca della geochimica deifluidi comprese le nuove metodo-logie radiometriche sui piani difaglia.

La geochimica ambientaledei fluidi permette di effettuarevalutazioni di impatto ambientalerispetto a fonti di inquinamentooriginate sia da attività antropicheche da quelle naturali (vulcani,emissioni gassose industriali,ecc.). La riesplorazione strategicadi giacimenti minerali ad uranio,legata alla riattivazione già in attodi progetti internazionali per l’usodell’energia nucleare intrinseca-mente sicura, potrebbe riattivare

nel giro di breve tempo attività di ricerca sui radionuclidi natuali ed antropogenici.Le ultime eruzioni dei vulcani siciliani avvenute nel 2002-2003 hanno ulteriormente confermato come le variazioni geo-

chimiche dei fluidi associati ai sistemi vulcanici possano dare utili informazioni sul loro stato di attività, ma l’approccio deveessere necessariamente interdisciplinare. È necessario quindi un interscambio tecnologico con gli altri laboratori INGVnon geochimici. Ad esempio le recenti eruzioni avvenute in un breve lasso di tempo o contemporaneamente hanno evi-denziato l’esigenza di sviluppare e potenziare le misure di telerilevamento dei plumes vulcanici. Queste misure di teleri-levamento associate alle misure geochimiche discrete e continue, fino ad ora effettuate, permettono una migliore defini-zione dell’evoluzione dell’attività vulcanica.


• Ampliamento delle tecniche analitiche applicate a nuove metodologie di studio di aree di faglia attiva. • Aggiornamento del “Catalogo dei geofluidi” di interesse sismotettonico e vulcanologico e dei database su aree vulca-

niche e sismiche ad elevato rischio.• Realizzazione di prototipi di sensori e strumenti per il miglioramento di reti geochimiche di monitoraggio.• Contributo all’elaborazione di un protocollo per lo smaltimento dell’anidride carbonica prodotta da processi industriali.


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Esempio di applicazione dellageochimica dei fluidi al riconosci-mento di sistemi di faglia attivi: ilcaso della Piana di Gioia Tauro(Calabria meridionale, figure a eb), sede del grande terremoto del5 febbraio 1783 Tramite uno stu-dio molto dettagliato degli acqui-feri esistenti sono state riscontra-te anomalie nella temperatura,contenuto in CO2 e radon, salinitàe composizione chimica delleacque di sottosuolo e sono statievidenziati chiari indizi di risalitadi fluidi profondi. I dati raccoltihanno consentito di vincolare lageometria della struttura respon-sabile del terremoto del 1783.

2.5. Laboratorio di storia dei fenomeni naturali

Questo laboratorio non è individuato in senso stretto da strumenti e apparecchiature, ma piuttosto da una complessarete di ricerche realizzate per rispondere a quei settori dell’INGV che necessitano di analisi caratterizzate da un lungoperiodo di osservazioni, sia qualitative sia strumentali (sismogrammi storici). Poter disporre di dati descrittivi per moltisecoli è di basilare importanza per comprendere le dinamiche dell’attività sismica, il comportamento dei vulcani, e perdeterminare alcuni caratteri ambientali in corso (quali la tendenza alla desertificazione, alle esondazioni, alla franositàecc.). Gli “strumenti” sono costituiti da un uso rigoroso ed esperto di diverse discipline: la storia e l’archeologia, in primoluogo, per le quali è stato messo a punto ormai da alcuni decenni uno specifico metodo di ricerca e di analisi, che ha for-nito all’INGV un patrimonio di dati originali di notevole valore storico e scientifico, ormai noto e apprezzato anche in ambi-to internazionale. L’altro aspetto disciplinare è fornito dalla Storia della Sismologia, in particolare della Sismometria, attra-verso l’analisi di sismogrammi storici: lo scopo è di allargare il periodo di osservazione strumentale dei terremoti (oggilimitato agli ultimi venti anni) ed estenderlo al periodo 1895 – 1980. Per realizzare tale obiettivo dal 1999 l’INGV ha atti-vato il progetto SISMOS, ormai noto e affermato in Europa, che applica una tecnologia d’avanguardia innovativa.

Questo Laboratorio si articola in cinque linee di ricerca principali: 1. Sismologia storica (Italia e area mediterranea); 2.Recupero di sismogrammi storici (Progetto SISMOS); 3. Archeosismologia; 4. Vulcanologia storica (Italia e area mediter-ranea); 5. Serie storiche di eventi estremi climatici.

Sismologia storica (Italia e area mediterranea)

Il settore della sismologia storica ha contribuito in questi ultimi anni alla raccolta di dati che portassero a una miglio-re comprensione della sismicità di lungo periodo del territorio italiano e del bacino del Mediterraneo; attraverso uno stu-dio di dettaglio degli effetti sismici, ha messo a disposizione un insieme di dati che vengono correntemente utilizzati siaper una miglior definizione delle strutture sismogenetiche sia per la compilazione di mappe di pericolosità a scala nazio-nale.

Oltre a reperire descrizioni qualitative degli effetti dei terremoti del passato, gli studi compiuti ne hanno fornito un’in-terpretazione in termini di intensità macrosismica; a loro volta, i dati di intensità, attraverso l’utilizzo di algoritmi predispo-sti ad hoc, hanno consentito di determinare i parametri spazio-temporali ed energetici di centinaia di eventi. La disponi-bilità di descrizioni puntuali di effetti dovuti a terremoti nel corso dei secoli ha permesso inoltre di descrivere la storia sismi-

ca di molte località italiane e di valutare la pericolositàa cui ciascun sito è esposto. A questo proposito, untema di ricerca estremamente promettente e che siprevede di ampliare nel prossimo trienno riguarda larisposta sismica di dettaglio dei centri urbani (centristorici, città d’arte) e di monumenti di particolare pre-gio.

L’approfondimento degli studi degli effetti dei terre-moti e la loro parametrizzazione consentirà quindi unasempre migliore visione d’insieme della sismicità deisecoli passati, ma al tempo stesso fa emergere lanecessità di studi più mirati, in particolare per giunge-re a:

• compilare un catalogo dei terremoti sempre piùcompleto e affidabile;

• disporre di una migliore conoscenza di granditerremoti e sequenze sismiche di particolarerilievo ai fini della caratterizzazione delle strutture sismogenetiche;

• approfondire lo studio della sismicità di energia medio-bassa in aree prioritarie;

• intensificare le ricerche di terremoti sinori scono-sciuti alla tradizione sismologica;

• estendere lo studio delle storie sismiche di sito


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Selinunte è il parco archeologico più esteso delMediterraneo e si trova all'estremo sud della valle delBelice, colpita dal terremoto del 15 gennaio 1968.Questa città antica è stata oggetto di un'analisi diarcheosismologia, che ha interpretato i crolli di settetempli (dei quali è stata ricostruita l'intera storiaarcheologica) come risultato di due forti eventi sismiciantichi di cui non vi è alcuna traccia nelle fonti scritte.Questi risultati cambiano sensibilmente il quadrosismotettonico e sollecitano nuove verifiche archeolo-giche e paleosismologiche.

con particolare attenzione alle grandi città con un rilevante patrimonio storico-artistico.

Come già avvenuto negli anni precedenti, ciascuna di queste priorità viene definita, si interseca e si completa con l’at-tività svolta in altri e diversi ambiti disciplinari, nazionali e internazionali, e con le direttive progettuali definite per l’interoIstituto, nello specifico con gli studi di sismologia descritti al punto 3.A.1, con quelli volti alla definizione della pericolosità(4.1). La divulgazione dei dati è affidata sia a pubblicazioni a carattere scientifico sia all’implementazione di specifichebanche dati online (5.A).

Recupero e analisi dei sismogrammi storici (Progetto SIsmos)

Il progetto SISMOS è stato avviato alla fine degli anni ‘90 grazie a un finanziamento governativo dedicato con l’obiet-tivo di studiare i più forti terremoti avvenuti sul territorio nazionale e aree immediatamente attigue nel periodo che inter-corre tra l’installazione dei primi strumenti sismici (fine 1800) e la fine degli anni ‘70 del secolo scorso, quando venneroinstallate le prime reti per il monitoraggio capillare della sismicità.

La disponibilità tramite SISMOS di dati sismici del tutto simili in formato a quelli acquisiti con le moderne reti sismichedigitali permette elaborazioni con tecniche di analisi evolute fornendo - in alcuni casi per la prima volta - indicazioni impor-tanti su talune zone sismiche altrimenti impossibili da studiare in quanto il livello attuale della sismicità è molto ridotto oassente. Ciò permette di approfondire le nostre conoscenze sulla sismotettonica nazionale e la pericolosità sismica asso-ciata. Tra il 1890, anno in cui sono disponibili le prime registrazioni strumentali, ed il 1980 quando iniziarono ad operarele prime reti sismiche digitali, si verificarono in Italia diversi terremoti di magnitudo elevata e quasi sempre disastrosi (es.:Messina, 1908; Avezzano, 1915; Irpinia, 1930; Friuli, 1976) che furono appunto registrati con strumentazione analogicaed uscita su carta e la cui salvaguardia e valorizzazione è, per i fini di cui sopra, di estrema importanza.

Il progetto si trova ora nella fase di produzione in cui vengono scansiti e vettorializzati i sismogrammi forniti dalle sta-zioni sismiche operanti sul territorio nazionale. In aggiunta e recentemente, è iniziato il progetto EUROSEISMOS che pre-vede l’estensione a livello europeo di quanto svolto a livello nazionale con il progetto Sismos. Hanno aderito ad EURO-SEISMOS oltre 30 ricercatori da 28 paesi europei e del Mediterraneo ed il lavoro è svolto in stretta collaborazione con laSGA di Bologna che ha notevoli competenze per quanto concerne la parte storica.

Gli obiettivi principali di SISMOS ed EUROSISMOS sono pertanto, da un lato, la salvaguardia del patrimonio storicocostituito dai sismogrammi e dai bollettini sismici, e dall’altro, lo studio scientifico dei terremoti storici in chiave modernaavvalendosi delle più recenti tecniche di elaborazione. Centrale ad entrambi gli obiettivi è la divulgazione del progetto chesi desidera effettuare oltre che mediante pubblicazioni scientifiche anche tramite portale web dedicato al progetto.


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La laguna di Venezia ghiacciata nel grande inverno 1709, che causò alcuni milioni di vittime in Europa (immagine realiz-zata da un contemporaneo anonimo).

Vulcanologia storica in Italia e nell’area mediterranea

Questo settore, già avviato nello scorso programma triennale, ha lo scopo di incrementare la conoscenza sulle eru-zioni vulcaniche (cronologia, tipologia e entità) avvenute negli ultimi 2500 anni attraverso ricerche specialistiche di tipostorico e archeologico. Parallelamente è stata strutturata una banca dati, collocata fra quelle permanenti del sistema“INGV-GRID”, che consentirà ai ricercatori e agli esperti di accedere sia alla letteratura scientifica, sia ai risultati di que-ste nuove ricerche, interagendo quindi direttamente con altre discipline. È infatti fra gli obiettivi di questo settore favorireuna pratica multidisciplinare di confronto dei dati per riscontrare in modo critico le informazioni descrittive sulle eruzionicon i dati acquisiti dalla ricerca geologica e stratigrafica di terreno. Questo modello di ricerca, che usa saperi diversi, èdel tutto simile a quello già applicato per lo studio della sismicità storica e ha già ottenuto risultati concreti: è stata defini-ta la data della prima eruzione di Lipari, precedentemente non nota; è stato confermato e meglio caratterizzato il compor-tamento “misto” dell’Etna (esplosioni di ceneri ed eruzioni di lave), elemento che sta modificando le valutazioni di perico-losità per la corrispondente area antropizzata. Inoltre, intense ricerche su documenti manoscritti (condotte in Italia e all’e-stero) stanno mettendo in luce aspetti scarsamente noti delle eruzioni e dei fenomeni che le accompagnano riguardo atutti i vulcani siciliani e al Vesuvio. Il proseguimento delle ricerche in corso e l’incremento continuo della banca dati neiprossimi tre anni consentirà di raggiungere una visione più complessa dell’interazione eruzioni-terremoti-fenomeni corre-lati, temi che rivestono un notevole interesse scientifico internazionale per la conoscenza del vulcanesimo dell’area ita-liana e mediterranea.

Archeosismologia

Con il termine archeosismologia si individua il settore di ricerca che usa i dati archeologici per rispondere a precisedomande della sismologia e della paleosismologia: in questo senso può essere considerato un ampliamento della fine-stra temporale di osservazioni della sismologia storica. Ma, come tutti i settori recenti di ricerca, l’archeosismologia neces-sita di continuità di esperienze condotte su larga scala geografica, per formare una base di dati che consenta confronti,verifiche e riflessioni interdisciplinari. Infatti, quando sono ben chiariti i problemi di metodo ed è possibile lavorare in un’ot-tica non episodica e frammentaria, i dati derivati da tali ricerche sono di notevole impatto innovativo. Negli ultimi anni


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Eruzione dell'Etna del marzo-giugno 1669, disegnata da un testimone. Anche questa eruzione, avvenuta trentotto anni dopo quella catastrofi-ca del Vesuvio avvenuta nel 1631, ebbe uno straordinario impatto sull'economia e sulla società catanese del tempo. Le diverse colate lavicheeruttate modificarono in modo irreversibile il territorio, tanto da determinare nuove vie di transito e condizionare il successivo sviluppo urbani-stico della città. Lo studio dettagliato delle eruzioni storiche fornisce dati preziosi per la conoscenza dell'attività dei vulcani nel tempo, elementioggi utilizzabili sia nelle analisi scientifiche sia per modellare scenari di rischio. Analogamente alle ricerche di Sismologia storica, che negli ulti-mi 20 anni hanno contribuito in modo determinante alla comprensione del potenziale sismogenetico della penisola, le ricerche di Vulcanologiastorica sono condotte da esperti in archivi e biblioteche, dove si conservano documenti amministrativi, memorie, relazioni e descrizioni di testi-moni.

l’INGV ha sviluppato alcune importanti indagini in questo settore, come ad esempio elaborazioni di dati archeologici performulare un’ipotesi sui tempi di ritorno di un terremoto di M>7 nell’area dello Stretto di Messina. È stato inoltre comple-tato uno studio del parco archeologico di Selinunte (Sicilia sud-occidentale) che, attraverso l’analisi minuziosa del crollodi sette grandi templi, ha enucleato un’ipotesi di due terremoti sconosciuti ai cataloghi. Nel corso dei prossimi tre anniqueste ricerche avranno come oggetto alcune aree italiane oggi considerate a bassa o nulla sismicità e siti nel bacino delMediterraneo. Tra le altre iniziative vi è quella di usare la città antica di Ierapolis (Turchia), come laboratorio di osserva-zioni per indicatori sismici nell’edilizia classica e bizantina.

Climatologia storica

In Europa il clima storico è da diversi decenni oggetto di studio anche da parte delle scienze umane, soprattutto sto-ria, storia economica e geografia umana. In alcuni paesi, come la Svizzera, la Francia e la Germania, sono già operantibanche dati sulla storia del clima che gestiscono dati storici per favorire analisi e correlazioni per determinate aree o perio-di, o approfondire particolari aspetti di queste problematiche. In Italia, benché non siano mancati contributi assai prege-voli sul tema delle variazioni climatiche degli ultimi duemila anni, mancano ancora ricerche finalizzate di un certo respirogeografico e cronologico, e una gestione unificata delle conoscenze in questo settore. La situazione italiana offre per ilsuo eccezionale patrimonio di fonti scritte la possibilità di sviluppare ricerche storiche specificamente orientate su questetematiche. Per porre le basi di un sistema informativo unificato, l’INGV intende sviluppare nei prossimi tre anni alcunelinee di ricerca sul clima storico, orientate da un lato a catalogare e a classificare gli eventi climatici estremi degli ultimimille anni (grandi siccità, freddi, alluvioni ecc.) dall’altro a sviluppare temi orientati alla divulgazione scientifica per miglio-rare la consapevolezza delle trasformazioni in corso. Saranno oggetto di questa linea di ricerca le risposte sociali o ledecisioni governative storiche in relazione a fattori climatici, le variazioni produttive e agricole in periodi di transizioni cli-matiche; le interazione dei sistemi antropici con eventi estremi di origine atmosferica (diffusioni di malattie, cambiamentidi colture ecc.).

Questo settore di ricerca sarà quindi complessivamente orientato a comprendere la flessibilità mostrata in passatodalle società umane, a farne oggetto di comunicazione, per divulgare conoscenze e stimolare riflessioni orientate a diver-se fasce scolari sui temi ambientali e sui fattori di rischio connessi.


• Arricchimento delle conoscenze sulla sismogenesi della penisola italiana attraverso l’analisi di terremoti attualmentenon presenti nei cataloghi, l’approfondimento di grandi sequenze sismiche storiche e l’uso di evidenze archeologiche.

• Predisposizione di un Atlante delle indagini sulla risposta sismica in area urbana da utilizzare per la pianificazione ter-ritoriale e urbanistica e per programmare interventi di restauro e recupero.

• Sistematizzazione delle conoscenze sulle eruzioni vulcaniche avvenute negli ultimi 2500 anni attraverso ricerche spe-cialistiche di tipo storico e archeologico.

• Creazione di un catalogo delle forme d’onda per terremoti avvenuti nell’area europea e mediterranea prima della metàdel secolo scorso.

• Contributi ad un catalogo storico climatologico.


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Uno degli scopi fondamentali della ricerca in Geofisica e Vulcanologia è rappresentato dalla comprensione dei pro-cessi in atto all’interno della Terra i cui effetti si ripercuotono sull’uomo e sull’ambiente. Solo attraverso lo studio della strut-tura e della complessa dinamica profonda del pianeta possiamo migliorare la nostra conoscenza sui processi che gene-rano i vulcani, i terremoti, le variazioni del campo magnetico, le oscillazioni del livello marino e tutti gli altri fenomeni natu-rali su grande scala. La ricerca teorica permette inoltre di migliorare l’accuratezza di tutti i codici di calcolo e dei modellidi riferimento. L’INGV è inserito a pieno titolo nell’avanguardia delle ricerche geofisiche e vulcanologiche fondamentali, alpari delle principali istituzioni mondiali, e ha fornito importanti contributi all’avanzamento delle conoscenze in diversicampi.

La geofisica e la vulcanologia, oltre a fornire gli elementi per perfezionare le nostre conoscenze dell’interno dellaTerra, hanno tra i propri obiettivi anche quello della mitigazione del rischio associato ai terremoti e alle eruzioni vulcani-che. Per un’efficace opera di mitigazione del rischio sono indispensabili conoscenze che vanno dalla ricostruzione di pro-cessi geodinamici recenti, alla conoscenza della struttura della crosta terrestre, alla ricostruzione della storia dei vulcaniattivi e dei loro sistemi di alimentazione, allo studio delle caratteristiche dello scuotimento durante forti terremoti, allarisposta dell’ambiente antropico. La valutazione accurata del rischio sismico e vulcanico deve essere infatti il frutto di unprocesso di raccolta ed elaborazione di informazioni provenienti da ambiti disciplinari molto diversi. Tale valutazione rap-presenta uno strumento indispensabile per consentire agli organi della protezione civile la predisposizione di piani per lagestione delle emergenze e per la definizione delle priorità per gli interventi di prevenzione sul territorio.

Le estese e multidisciplinari competenze dell’INGV offrono la grande opportunità di poter considerare in un quadrounitario lo studio dei fluidi geofisici, dalla dinamica delle interazioni tra atmosfera e oceani al complesso sistema di feno-meni che hanno sede nella media ed alta atmosfera le cui variazioni, causate dalla interazione Sole-Terra, mostranoanche una possibile componente antropica.

I processi fondamentali che regolano la dinamica dei fluidi geofisici sono alla base di una serie di investigazioni incampi che hanno acquistato una grande rilevanza politica e sociale. Basti pensare come il vastissimo ventaglio di studirelativo al problema dei cambiamenti climatici, degli effetti dei componenti inquinanti nell’atmosfera e la previsione di feno-meni di natura elettromagnetica nel cosiddetto spazio circumterrestre, legati alle possibili conseguenze sulla salute, sul-l’agricoltura, sulle infrastrutture, sull’economia, sulle comunicazioni, siano basati sulle simulazioni numeriche dei guscifluidi del pianeta (atmosfera e oceano) e sulla osservazione dei parametri chimico-fisici del sistema Sole-Terra e loromodellizzazione.


Molte delle attività sono o potranno essere cofinanziate nell’ambito di progetti finanziati dalla Commissione Europea,dalla NATO, dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), dal Programma Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA), dai Ministeridell’Università e della Ricerca Scientifica, dell’Ambiente, dell’Agricoltura, della Difesa, e nell’ambito di protocolli di colla-borazione scientifica curati dal Ministero degli Affari Esteri. Alcuni programmi di respiro internazionale vengono supporta-ti anche da prestigiose istituzioni come la National Science Foundation e l’UNESCO. A questo si potrà aggiungere il cofi-nanziamento di progetti afferenti ai Programmi Quadro GNDT e GNV del Dipartimento per la Protezione Civile.

L’INGV ha partecipato attivamente a diversi progetti internazionali della serie COST e al Piano di sviluppo per loSpace Weather nazionale attraverso l’ASI. Nel prossimo triennio si prevede una continuazione ed eventuale incrementodi tali attività con fondi provenienti dalla Regione Lazio e da altre fonti.

Per la peculiarità delle ricerche di glaciologia si prevedono finanziamenti diretti da parte del PNRA e altri programmiad esso collegati. Un’ulteriore fonte di finanziamenti potrebbe provenire dallo sviluppo del programma internazionale chesta nascendo sul tema del lago Vostok e di altri laghi subglaciali.

Obiettivo Generale 3: Studiare e Capire il Sistema Terra

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A – Struttura e dinamica dell’interno della Terra

Lo studio dei processi fisici attivi all’interno della Terra e alla base di fenomeni quali la genesi dei terremoti, le varia-zioni del campo magnetico terrestre e i movimenti e le deformazioni della crosta, sta vivendo globalmente un momentodi rinnovata vitalità ed espansione. Le nuove possibilità create dalla continua evoluzione tecnologica dei moderni sistemidi calcolo stanno creando gli strumenti per compiere un significativo salto nell’evoluzione delle nostre conoscenze.L’utilizzo di nuove tecniche numeriche, specificamente concepite per le attuali risorse di calcolo vettoriale e parallelo, incostante miglioramento, sta per la prima volta offrendo la possibilità di avvicinarci alla modellazione della formidabile com-plessità tipica dei fenomeni geofisici. È forse dall’epoca della rivoluzione della tettonica a placche, negli anni ’60, che lageofisica della Terra solida non sperimenta un periodo di rapida evoluzione e di trasformazione così profondo e stimolan-te. L’INGV partecipa a questa importante occasione di crescita scientifica che si sta presentando a scala globale e cheavrà anche ricadute significative di impatto sulla società civile e per l’industria tecnologica. In questo stimolante e vastocampo di ricerca, ricco di interdisciplinarietà negli approcci, l’INGV vanta una significativa esperienza, forte sia della qua-lità della ricerca condotta che dell’ampio spettro disciplinare coperto. L’impegno per il prossimo triennio è dunque quellodi restare al passo del rapido sviluppo metodologico e tecnologico in corso, per rimanere al livello dell’eccellenza, ancheattraverso le numerose feconde collaborazioni attive con gli altri prestigiosi istituti di ricerca geofisica in Europa e nel restodel mondo. La linea guida principale per lo sviluppo del prossimo triennio potrebbe dunque sintetizzarsi nella modella-zione della complessità geofisica, da perseguire sfruttando e rafforzando le sinergie esistenti sia all’interno dell’ente,che con l’esterno, e costruendone di nuove.

3.A.1. Sismologia

Propagazione delle onde elastiche

La ricerca sulla propagazione delle onde elastiche è prossima a sfruttare appieno le enormi potenzialità offerte dallosviluppo, ormai maturo, dei metodi numerici avanzati e dei sistemi di calcolo elettronico. Questo progresso sta aprendola strada alla possibilità di comprendere il comportamento tridimensionale della propagazione delle onde in sistemi rea-listici. Recentemente, si è già giunti vicini a simulare in modo completo (per quanto riguarda le frequenze in gioco) il com-portamento di sistemi reali, come bacini sedimentari e apparati vulcanici, investiti da un’onda sismica. Lo sviluppo delleinfrastrutture di calcolo (supercomputers vettoriali e paralleli, GRID) sta progredendo velocemente, all’INGV come altro-ve, offrendo enormi potenzialità di crescita da sfruttare con un contemporaneo progresso delle tecniche numeriche.Siamo nella condizione di superare il tradizionale gap che è esistito in sismologia tra le osservazioni e la teoria: quantitàe qualità delle registrazioni superano ampiamente la nostre capacità di elaborazione e di modellazione. Finora, solo unafrazione dell’informazione contenuta nei sismogrammi disponibili è stata utilizzata per l’imaging della struttura terrestreprofonda e per comprendere le proprietà della frattura sismica. La modellazione dell’onda sismica completa è infatti anco-ra nella sua infanzia ed è attualmente difficile calcolare onde sismiche in mezzi tridimensionali complessi, cioè eteroge-nei, anisotropi, fratturati o porosi — come si presentano in realtà molti casi geofisici; ma le prospettive di crescita sonoentusiasmanti. Un importante obiettivo per il prossimo triennio è dunque costituito dal miglioramento della nostra capaci-tà a formare immagini della struttura terrestre a tutte le scale e a comprenderne la risposta alle sollecitazioni sismiche,incorporando moderne tecniche di simulazione tridimensionale del campo d’onda. Questo sviluppo potrà presumibilmen-te portare ad avanzamenti significativi in vari campi, quali la modellazione della dinamica dell’interno terrestre, lo studiodella fratturazione sismica, la comprensione della propagazione delle onde in mezzi porosi o fratturati, la previsione del


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Alcune immagini dal modello tomografico tridimensionale PM0.5 per la velocità di propagazione delle onde P nel Mediterraneo. (a)Sezioni orizzontali a 100 e 300 km di profondità e (b, c) sezioni verticali lungo i due profili indicati in (a) in corrispondenza dell'ArcoCalabro. L'anomalia positiva di velocità individuata nei due profili verticali è interpretata come litosfera oceanica dello slab Calabro, insubduzione dal Mar Ionio verso NW, al di sotto del Mar Tirreno. Il profilo AA', secante l'Arco Calabro, mostra la limitata estensione late-rale dello slab in profondità (circa 300 km); il profilo BB', perpendicolare al precedente, mostra come lo slab si immerga con continuitàdalla superficie fino alla discontinuità tra mantello superiore e mantello inferiore (indicata in figura come '660').

moto del suolo per specifici scenari sismici, il monitoraggio dello stato di vulcani attivi, il monitoraggio dell’ambiente.Diverse sono le scale spaziali alle quali si rivolgono questi studi. A scala globale e continentale, le tecniche classi-

che di tomografia sismica hanno di fatto fornito affascinanti immagini che sono servite per farci imparare molto sullo statodell’interno terrestre, nonostante siano basate su approcci semplificati ed abbiano un livello di dettaglio piuttosto mode-sto. Per progredire oltre la situazione attuale, è necessario prepararsi ad applicare tecniche nuove e più complete allemoli di dati, in costante miglioramento qualitativo e quantitativo, che saranno presto disponibili. Un aspetto significativoriguarda per esempio le tecniche di inversione, che sono state sinora tipicamente lineari o quasi-lineari. Solo implemen-tando procedure non-lineari — sino ad oggi proibitive da un punto di vista computazionale per una inversione a largascala — possiamo giungere alla prossima generazione di modelli tomografici, svincolati dal retaggio delle nostre aspet-tative tradotte in un modello iniziale. A scala locale, una importante applicazione degli studi sulla propagazione delleonde sismiche è costituita dalla simulazione del moto del terreno in seguito ad un forte terremoto. Poiché i forti terremo-ti ai quali vogliamo prepararci avvengono infrequentemente, è impossibile costruire mappe di scuotimento sulla base diosservazioni dirette e dobbiamo quindi simulare l’effetto della propagazione delle onde in un modello realistico. Questocompito è particolarmente difficile per la complessità della risposta sismica delle strutture crostali e dei terreni in situazio-ni reali, spesso caratterizzate da forti eterogeneità su diverse scale spaziali.

Sarà necessario anche considerare effetti sinora spesso trascurati. Per esempio, sappiamo bene che i minerali costi-tuenti le rocce terrestri sono sismicamente anisotropi. Tuttavia, l’anisotropia sismica è stata spesso tralasciata nellamodellazione della struttura terrestre, a motivo di una maggiore complicazione che essa comporta nella trattazione e nel


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Sequenza di frames, tratti da una animazione grafica, illustranti la complessa interazione tra radiazione sismica e geologia di superficie.La scala dei colori rappresenta l'intensità dello spostamento del terreno sia all'interno che alla superficie della sezione geologica verti-cale bidimensionale.

L'immagine mostra l'evoluzio-ne temporale della dislocazio-ne (spostamento) sul piano difaglia durante un evento sismi-co (terremoto Wersten Tottori,magnitudo 6.8). La sequenzatemporale degli snapshot pro-cede orizzontalmente dall'an-golo in alto a sinistra. Lo spo-stamento finale totale e i tempidi rottura sono ricavati da unamodellazione cinematicainversa utilizzando dati strongmotion. Questi parametri cine-matici sono utilizzati per vinco-lare le grandezze dinamichedell'evento, quali lo stressdrop statico, lo stress dropdinamico, l'energia di frattura,e i parametri caratteristici delleleggi costitutive utilizzate.

calcolo. La possibilità di ricostruire le forme dell’anisotropia nel mantello terrestre — dove è principalmente dovuta all’al-lineamento dell’olivina lungo la direzione locale del flusso — si è comunque affermata negli ultimi anni, utilizzando tecni-che diverse come l’analisi dello shear wave splitting di onde SKS e lo studio delle caratteristiche delle onde superficiali.Queste ricerche beneficieranno nell’immediato futuro della ingente mole di dati, registrati con alta densità spaziale, cheverranno raccolti dalle reti sismologiche permanenti dell’INGV e dagli esperimenti già programmati in Italia.

Altre importanti applicazioni pratiche degli sviluppi delle tecniche di modellazione della propagazione delle onde sismi-che sono costituite dalla localizzazione ipocentrale e dalla discriminazione delle esplosioni dai terremoti tettonici. Ilmiglioramento dell’abilità a modellare la struttura terrestre e la sua interazione con le onde sismiche permette di ricostrui-re con maggior precisione l’immagine della sorgente sismica fornendo più precise informazioni per l’eventuale mitigazio-ne delle conseguenze di un evento distruttivo e per la comprensione del fenomeno. Questo è un argomento che, in con-siderazione del suo ruolo centrale per il monitoraggio di dettaglio della sismicità del territorio italiano, l’INGV ha tradizio-nalmente perseguito con impegno e profitto, restando al passo con gli sviluppi metodologici più avanzati, e che rappre-senterà una delle priorità di sviluppo scientifico anche per il prossimo futuro. L’abilità della sismologia a caratterizzare lesorgenti sismiche ha naturalmente un interesse applicativo anche per il riconoscimento di possibili esplosioni nucleari,mezzo principale per la verifica del rispetto dei trattati internazionali. In questo campo, l’INGV fornisce la sua consulenzascientifica al Ministero degli Affari Esteri e partecipa con il suo contributo scientifico alla ricerche finalizzate che vengonocondotte in numerosi istituti accademici esteri. È importante riconoscere esplicitamente che progressi in questi campiapplicativi possono giungere soltanto in concomitanza agli analoghi avanzamenti nel campo metodologico e teorico dellamodellazione della propagazione delle onde.

Meccanica della sorgente sismica

Oltre allo studio della struttura dell’interno della Terra, l’analisi della registrazione delle onde sismiche offre informa-zioni sulle caratteristiche della sorgente sismica. Il processo di frattura che genera il terremoto è un fenomeno estre-mamente complesso caratterizzato da un’ evoluzione tipica dei processi critici autoorganizzati. Il tentativo di inquadrarein un modello fisico-matematico completamente autoconsistente questo tipo di fenomeni è una frontiera della fisica teo-rica moderna. Attualmente, i modelli che tentano di descrivere realisticamente l’evoluzione spazio-temporale del fronte dirottura, si limitano ad una descrizione cinematica dell’evento, non tengono cioè conto dei limiti imposti dal bilancio ener-getico dei processi fisici in atto.

Purtroppo l’obiettivo di una descrizione completamente dinamica della frattura sismica non è ancora alla portata dellacomunità scientifica. L’INGV si pone all’avanguardia della ricerca internazionale nell’affrontare il problema in maniera ibri-da; nell’implementare cioè procedure di modellazione cinematica che permettano di ricavare parametri fisici (spostamen-to sul piano di faglia, velocità di rottura e durata locale della dislocazione) che siano dinamicamente consistenti.

All’interno del processo di frattura si possono individuare tre fasi: nucleazione, propagazione dinamica e arresto dellarottura. La variazione dei parametri delle leggi costitutive che governano l’evoluzione temporale dello sforzo sulla fagliadurante la rottura, permette di investigare la fisica di queste tre fasi principali di un evento sismico. L’attendibilità dei risul-tati raggiunti può essere valutata cercando di ricostruire sinteticamente i tracciati sismici che i terremoti simulati produco-no.

Uno degli approcci sviluppati all’interno dei gruppi di ricerca dell’INGV si basa sullo studio del bilancio energetico(ovvero di come il lavoro speso durante un evento sismico si suddivide tra energia irradiata, energia di frattura, calore rila-sciato) al fine di vincolare grandezze dinamiche sul piano di faglia.

Per poter accrescere la conoscenza dei parametri di sorgente sismica si cercherà di migliorare i codici numerici adisposizione (metodi alle differenze finite ed elementi finiti) effettuando confronti per verificarne i livelli di stabilità, risolu-zione e efficienza. Infatti, la possibilità di avere strumenti numerici sempre più ottimizzati e flessibili, ovvero in grado diriprodurre le diverse complessità di strutture geologiche, permetterà una maggiore applicabilità ad eventi reali. Ad esem-pio è noto che la geometria di faglia esercita un’influenza essenziale sulla dinamica della frattura; eppure, è stata relati-vamente poco esplorata sinora, a causa delle difficoltà di calcolo nel trattare superfici non planari nelle descrizioni mate-matiche e numeriche delle discontinuità. Solo ultimamente, e da ricercatori appartenenti all’INGV, si sono cominciati adaffrontare questo tipo di problemi, dimostrando come i vincoli geometrici (e.g. barriere infrangibili) su di una faglia strettapossano generare fratture impulsive, oppure studiando l’effetto della biforcazione di una faglia sulla propagazione dellafrattura. Un’appropriata trattazione delle complessità geometriche è essenziale anche per capire il ruolo giocato dallarugosità della superficie di contatto nel determinare l’eterogeneità nella resistenza delle faglie. Vari autori hanno osserva-to la rugosità delle faglie sul terreno e studiato le sue conseguenze sull’attrito ma finora, tale effetto non è mai stato inclu-


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Immagini tomografiche della topografia del CMB (Core-Mantle Boundary, ovvero il confine tra il Nucleo e il Mantello terrestre) ottenuteattraverso l’analisi di onde P, PKP e PcP. Le immagini mostrano che il CMB non ha forma regolare ma è caratterizzato da “gobbe” e“avvallamenti” con una lunghezza d’onda di circa 10 km.

so esplicitamente in modelli di fratturasismica. Questo è uno dei nostri obiet-tivi per i prossimi anni.

Fra i più importanti progressi com-piuti recentemente nella conoscenzadel fenomeno terremoto, c’è sicura-mente il concetto, ormai accettato dallamaggior parte della comunità scientifi-ca, che i terremoti non sono eventi iso-lati e completamente scollegati l’unodall’altro. In realtà, le faglie sismogene-tiche interagiscono fra loro in occa-sione di eventi sismici, variando le pro-babilità di accadimento di nuovi terre-moti.

Il meccanismo di interazione èbasato sul trasferimento di sforzo che

la faglia rilascia al momento della rottura. I principali meccanismi di trasferimento di sforzo tra faglie investono l’offset sta-tico (sforzo cosismico), la radiazione elastica (sforzo dinamico) ed il transiente viscoelastico (sforzo postsismico). Mentresi può considerare sufficiente il grado di sviluppo raggiunto nella modellazione del regime cosismico, i processi di trasfe-rimento di sforzo in regime dinamico e postsismico richiedono ulteriori e massicci sforzi teorici. Intendiamo applicare tec-niche di modellazione innovative quali gli elementi finiti, i boundary element e gli elementi spettrali per ottenere decisivipassi in avanti in questo campo.

Recentissime evidenze, ottenute da terremoti anche italiani (Colfiorito), hanno indicato che anche squilibri dinamicinei fluidi naturalmente presenti nelle rocce (principalmente anidride carbonica e acqua) possono giocare un ruolo impor-tante nella ridistribuzione di sforzo postsismico. La comprensivone di questo tipo di fenomeni richiede lo sviluppo dimodelli capaci di descrivere le interazioni che avvengono fra un mezzo fragile come la crosta terrestre e i fluidi che sonoospitati nelle porosità delle rocce che la compongono. Attualmente, lo sviluppo di questo tipo di modelli, a livello mondia-le, si trova ad uno stadio del tutto insoddisfacente e nei prossimi anni l’INGV si propone un grosso sforzo per la messa apunto di nuovi strumenti di indagine.

Tutti i tipi di modellazione descritti nelle righe precedenti, impongono l’utilizzo di simulazioni numeriche 3-D che richie-dono risorse di calcolo estremamente importanti. L’utilizzo di tecniche di programmazione parallela e la realizzazione diambienti hardware di supercalcolo diventa quindi parte integrante della strategia di ricerca dell’Istituto al fine di migliora-re la conoscenza dei processi dinamici che avvengono durante un terremoto.

Studi recenti sulla genesi dei terremoti hanno inoltre mostrato che durante il processo di preparazione di forti eventisi possono osservare variazioni quantitativamente misurabili di parametri geofisici. Studi multidisciplinari sono stati avvia-ti negli ultimi anni per condurre esperimenti di laboratorio e formulare nuovi modelli fisico-numerici che possano adegua-tamente descrivere i fenomeni osservati, utilizzando sistemi tecnologici innovativi e moderne tecniche di calcolo.Esperimenti sulla fatturazione delle rocce mostrano che il tipo di fatturazione è una funzione dell’eterogeneità delle rocce.Da questo punto di vista una singola rottura si verifica in un mezzo piuttosto omogeneo, un evento principale con repli-che in un mezzo di tipo intermedio mentre le sequenze sono generalmente caratteristiche di mezzi eterogenei. Numerosistudi hanno mostrato che le sequenze sismiche si verificano nelle regioni dove dominano tensioni orizzontali.L’andamento spazio-temporale con cui si manifesta la sismicità può quindi riflettere specifiche condizioni della situazio-ne di stress in una regione. L’idea conduttrice degli attuali modelli fisici è legata alla evidenza sperimentale che la crostadella Terra in un intervallo spazio-temporale di preparazione di un forte terremoto è in uno stato di stress vicino all’insta-bilità. Quindi forti terremoti lontani e terremoti di media magnitudo che si verificano in un ristretto intervallo spazio-tempo-rale possono avviare l’instabilità locale del sistema. Alcuni effetti di questa instabilità possono dare informazioni addizio-nali circa il processo di preparazione di forti terremoti. Lo studio di sistemi dinamici in condizioni di non equilibrio e di siste-mi eterogenei come la crosta terrestre ha progressivamente introdotto nella geofisica il concetto di sistemi complessigovernati da un grande numero di parametri che mutuamente interferiscono tra di loro. L’approccio per lo studio dei siste-mi complessi richiede una interconnessione di conoscenze appartenenti a diverse discipline scientifiche. Allo stato attua-le in ogni singolo settore disciplinare sono stati effettuati significativi progressi che devono essere integrati in un approc-cio multidisciplinare.

L’integrazione di tutti gli aspetti sperimentali, teorici e statistici sin qui descritti richiede una stretta collaborazione trageologi, geofisici, geochimici e statistici, competenze attualmente presenti nell’INGV. Questa ricerca segue le modernelinee guida internazionali che vanno dall’approccio statistico formale per lo studio dei pattern sismici alla ricerca dei pro-cessi fisici che accompagnano la preparazione dei terremoti (“precursori”). Modelli fisici recenti sono associati ai con-cetti di “self-similarity”, “self-organization”, transizione di fase ed altri, cioè processi che si manifestano a seguito di unainstabilità del sistema fisico.

Per condurre queste analisi è necessaria un’affidabile e accurata registrazione dei terremoti in funzioni del tempo,dello spazio e della magnitudo: è importante che il catalogo sismico sia omogeneo, cioè che gli eventi di tutte le grandez-ze siano costantemente riportati nel tempo, e completo. L’INGV ha un ovvio ruolo di promozione di queste ricerche inquanto gestore della Rete Sismica Nazionale e produttore di un catalogo sismico strumentale dell’area italiana che è la


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Campo di sforzo postsismico globale asso-ciato al rilassamento viscoelastico dell’aste-nosfera generato dagli otto più grandi terre-moti del secolo scorso (i cui epicentri sonoindicati con degli asterischi bianchi).

base di dati fondamentale per gli studi statistici della sismicità.


• Miglioramento della conoscenza della struttura terrestre a tutte le scale.• Comprensione della risposta alle sollecitazioni sismiche, incorporando moderne tecniche di simulazione 3D del

campo d’onda.• Comportamento 3D della propagazione delle onde in sistemi realistici• Simulazione del moto del terreno in seguito a forte terremoto• Modellazione cinematica della frattura sismica per ricavare i parametri fisici dinamicamente consistenti.• Inclusione della rugosità della faglia nei modelli di frattura sismica.


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Rappresentazione sinottica del sistema difaglie attivate durante la sequenza sismi-ca di Colfiorito, iniziata con le forti scossedel 26 settembre 1997, e confronto con lefaglie geologiche di superficie. I rettangoligrigi rappresentano i principali piani difaglia posizionati in base alla posizionedegli ipocentri e alle informazioni sulladirettività delle rotture degli episodi difagliazione principale. Questa elaborazio-ne può essere considerata la prima rico-struzione ad altissima risoluzione di unsistema di faglie attivo nell’Appennino.

3.A.2. Geodinamica e Geomagnetismo

La comprensione dei processi dinamici attivi all’interno della Terra è il requisito fondamentale per poterne compren-dere le manifestazioni sull’ambiente in cui viviamo, come terremoti, vulcani, variazioni del campo magnetico, oscillazionidel livello marino. I nostri sforzi per lo studio della complessa dinamica interna del nostro pianeta hanno permesso di inda-gare a fondo le basi fisiche e i meccanismi teorici dei fenomeni in atto, ma per giungere a una descrizione più completae rispondere quindi a domande fondamentali su come funziona la Terra ci mancano ancora, da un lato, conoscenze didettaglio sulla struttura interna, dall’altro, la capacità di modellare in modo realistico — considerando cioè la formida-bile complessità del sistema e le numerose interazioni — i processi fisici le cui basi sono note. Lungo questi due frontil’INGV continuerà a sviluppare i suoi contributi, diversificati su campi anche piuttosto diversi tra di loro — quali la tomo-grafia sismica, la reologia del mantello, la dinamica del nucleo liquido — incoraggiando ulteriormente il trasferimento diconoscenze e l’interazione tra diversi gruppi.

Il processo di mappatura delle proprietà fisiche dell’interno terrestre rappresenta il fondamentale passo concet-tuale propedeutico alla modellazione di dettaglio. In questo campo l’impegno che l’INGV dedicherà nel prossimo trienniosarà sostanzialmente concentrato sulle applicazioni della tomografia sismica e sulla caratterizzazione del campomagnetico terrestre. La tomografia sismica rappresenta il nostro principale strumento per vedere l’interno terrestresenza potervi penetrare e ha sperimentato uno spettacolare sviluppo negli ultimi 2-3 decenni, al quale l’INGV ha contri-buito come uno dei protagonisti. Le immagini tridimensionali più recenti mostrano strutture accuratamente mappate, suscale spaziali che variano dal km (per una zona di faglia) alle migliaia di km (per i modelli su scala globale) e caratteriz-zate da una elevata affidabilità, tale da farle di fatto rappresentare dei vincoli nella modellazione dinamica del mantelloterrestre. Molto lavoro rimane tuttavia da fare, soprattutto per migliorare il livello di dettaglio delle immagini tomografiche,attraverso la modellazione della formidabile quantità di dati che diventerà disponibile entro il prossimo triennio e il miglio-ramento degli strumenti di calcolo numerico che sarà reso possibile dall’evoluzione delle risorse informatiche. Forte èinfatti l’investimento dell’Ente sul fronte della raccolta di dati sismografici, dettagliato altrove in questo documento, inve-stimento che deve essere fronteggiato da un analogo impegno per il loro pieno utilizzo: la sfida è rappresentata dall’uti-lizzo ottimale della enorme quantità di informazioni contenuta nei sismogrammi, a breve disponibili in numero senza pre-cedenti. Solo pochi elementi delle registrazioni sismiche vengono attualmente utilizzati per gli studi tomografici (i tempi diarrivo di onde sismiche di volume, le caratteristiche di dispersione delle onde superficiali) nonostante il sismogrammacompleto contenga una messe di informazioni sul mezzo attraversato, proprio per la loro complessità di arduo utilizzo perla ricostruzione della struttura terrestre. La sfida per i prossimi anni è rappresentata dunque dalla modellazione di tutte leinformazioni fornite dal sismogramma, per la fedele ricostruzione della complessità tridimensionale del mezzo di propa-gazione. Questo passo, tutt’altro che semplice, rappresenta tuttavia un passaggio obbligato per poter compiere progres-si nella risposta a domande fondamentali sullo stile di convezione del mantello terrestre: a che profondità si originano iplumes nel mantello? Qual è il fato della litosfera oceanica subdotta? I moti convettivi interessano tutto il mantello, oppu-re esiste una barriera insuperabile allo scambio di materia? Risposte a questi interrogativi verranno soltanto attraversoun salto di qualità nei metodi sismologici. L’impegno dell’INGV riguarda le scale spaziali e le tecniche più diverse. Gli studidello spessore e della struttura della crosta tramite il calcolo di receiver functions e la tomografia locale beneficierannodei dati raccolti con alta densità spaziale nel corso di esperimenti che si stanno avviando in Italia. Le ricerche su scalacontinentale e globale, sia con onde di volume che con onde superficiali, utilizzeranno tecniche di modellazione più accu-rate, includendo per esempio deviazioni dalla teoria del raggio in approssimazione a frequenza infinita, e considereran-no procedure di inversione non lineari. Tra gli obiettivi di principale interesse vi sarà senz’altro la struttura dei sistemi disubduzione del Mediterraneo. Questa è una zona, tra le più complesse del mondo, dove l’INGV ha raggiunto risultati all’a-vanguardia. L’impegno ora si rivolge verso la mappatura dell’articolazione più fine delle strutture, per definire con preci-

sione per esempio la continuità o meno della lastra litosfe-rica subdotta o la presenza di flussi laterali e di convezio-ne su piccola scala per giustificare il complesso compor-tamento tettonico osservato. Lo sviluppo ulteriore delleconoscenze in questo ambito, quindi, verrà anche da unapproccio concertato che affronti in modo coerente sia gliaspetti tomografici che geodinamici, con lo studio dimodelli analogici, numerici, tomografici e geologici.

Struttura e dinamica dell’interno terrestre

L’origine del campo geomagnetico è attribuita a uncomplesso sistema di correnti che fluiscono nel nucleofluido della Terra. La mappatura dettagliata del campo edelle sue variazioni, su diverse scale temporali, rappre-senta analogamente il primo passo per la modellazione ela comprensione della complessa magnetoidrodinamica


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Deformazioni radiali nel momento del massimo sviluppo deighiacciai pleistocenici in un modello di Terra ottenuto tramite tec-niche agli elementi finiti. Il modello incorpora una litosfera dispessore variabile in funzione dell’età e zone a bassa viscositànell'astenosfera oceanica.

del nucleo terrestre, all’origine della componente dominante del campo terrestre. L’INGV ha una lunga tradizione in que-ste misure e modellazioni, unico Ente italiano nel novero della rete di prestigiosi istituti mondiali che si confrontano suqueste tematiche condividendo dati e risultati. Un importante ed attuale filone di ricerca riguarda lo studio delle proprietàspettrali delle fluttuazioni del campo magnetico e delle sue caratteristiche energetiche ed entropiche, che, in connessio-ne con la dinamica turbolenta propria dei moti interni al nucleo fluido, permette di porre dei vincoli ai modelli numerici digeodinamo. Recentemente è stata prospettata la possibilità suggestiva di un inversione del campo magnetico terrestrein corso. Nel prossimo triennio si avvierà una serie di attività di ricerca multidisciplinari per verificare questa ipotesi.Ulteriori informazioni derivano inoltre dalla caratterizzazione del comportamento anisotropo della turbolenza dei moti flui-di interni alla Terra e dagli studi sull’intermittenza temporale delle inversioni di polarità del campo geomagnetico, che sem-brano comportarsi come manifestazioni di una risonanza stocastica. Ormai a grandi linee noto il meccanismo fisico dibase, la dinamo autoeccitante, rimane aperto il problema della comprensione della complessità caotica delle variazionispaziali e temporali. Lungo queste tematiche si sviluppa una proficua sinergia con le tecniche di indagine sismologicadella struttura, che hanno evidenziato possibili irregolarità del nucleo interno e della superficie esterna del nucleo liquido,con immediate importanti conseguenze sulla dinamica dei moti fluidi e della rotazione terrestre. Lo studio della dinamicadell’interno terrestre mostra sempre di richiedere un approccio multidisciplinare per via delle nostre scarse e indiretteinformazioni, raccolte in superficie, e a causa delle molteplici interazioni esistenti all’interno di quello che, a tutti gli effet-ti, dovrebbe considerarsi come un singolo sistema dinamico.

Contributi fondamentali per la comprensione della dinamica del mantello terrestre giungono da studi delle sue carat-teristiche reologiche. Il Glacial Isostatic Adjustement (GIA) consiste nella risposta deformativa della Terra alla rimozio-ne dei carichi glaciali pleistocenici, che avviene differita nel tempo a causa della viscosità finita del mantello. Il GIA coin-volge il sistema Terra nella sua interezza: può essere pensato come un esperimento geofisico a scala globale. La degla-ciazione comporta un aumento di livello marino che, influenzando la circolazione oceanica, può innescare fenomeni difeed-back climatico. Il GIA è dunque un processo da studiare in modo multidisciplinare, che si avvale di contributi dallageomorfologia, oceanografia, glaciologia, fisica dei materiali, geodesia e geodinamica ed anche da disclipline come l’ar-cheologia. Il recente sviluppo delle tecniche di geodesia spaziale (GPS, VLBI e SLR) ha rinvigorito l’interesse sul GIA for-nendo nuovi dataset che si aggiungono alle osservazioni di tipo classico: variazioni del livello marino relativo, dati mareo-


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Principali aree attive della Penisola definite in base a dati geologici e sismologici, fra cui osservazioni di tettonica attiva, analisi dellostress e distribuzione delle sorgenti sismogenetiche. Le zone in violetto indicano le aree in compressione, quelle in rosa in estensione equelle in verde in trascorrenza.

grafici, osservazioni sui mutamenti dellelinee di costa. Le missioni spaziali pro-grammate in futuro ed attualmente incorso (ad. es. la missione NASA GRACEin corso di svolgimento) forniranno imma-gini ad alta risoluzione del campo di gra-vità terrestre e delle sue variazioni e con-sentiranno di comprendere meglio gliscambi di massa associati a vari fenome-ni geofisici. I tassi geodetici di deforma-zione orizzontale e verticale del suolo, levariazioni del geopotenziale ed altri dati(ad es. le variazioni del momento d’inerziadella Terra) possono essere utilizzati persviluppare e vincolare modelli di GIAavanzati. I modelli classici ricorrono pre-valentemente a tecniche analitiche basa-te sulla teoria viscoelastica lineare.Sebbene in grado di spiegare in manierasoddisfacente parte dei dati disponibili,

l’assunzione di una reologia lineare contrasta con i dati petrologici e microfisici che riguardano i costituenti primari delmantello — olivina, spinello, granato, perovskite — che obbediscono ad una reologia caratterizzata da un contributo linea-re, che prevale a bassi livelli di sforzo deviatorico, e da un contributo nonlineare, prevalente ad alti livelli di sforzo ed altatemperatura. Sarebbe dunque auspicabile il tentativo di conciliare le informazioni sulla reologia del mantello dedotte conlo studio del GIA con queste evidenze sperimentali. Un’altra limitazione dei modelli classici per lo studio del GIA è l’as-sunzione che le proprietà reologiche terrestri varino solo con la profondità. Le indagini tomografiche hanno al contrarioevidenziato che l’interno della Terra è caratterizzato da eterogeneità laterali sia a piccola che a grande scala, legate aiprocessi dinamici a scala globale e che possono influenzare la risposta del pianeta a carichi superficiali. A questo riguar-do la realizzazione di modelli di GIA richiede anche il contributo della tomografia sismica per mappare ed includere varia-zioni laterali dello spessore della litosfera ed eterogeneità delle proprietà del mantello e per costituire un valido strumen-to per comprendere più a fondo i processi che avvengono all’interno della Terra in relazione alle osservazioni in superfi-cie.

In aggiunta alle ricerche sul GIA, preziose informazioni sulla dinamica del mantello provengono dallo studio dei pro-cessi di diffusione disforzo e deformazionesuccessivo ai grandi terre-moti. In occasione di unforte evento sismico, unagrande quantità di sforzosi accumula nella litosferaelastica e nella sottostan-te astenosfera viscoelasti-ca. Quest’ultima, differen-


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I numerosi dati paleomagneti-ci ottenuti nel corso degli annipresso l'INGV hanno permes-so di vincolare in modo univo-co l'evoluzione geodinamicadel Mediterraneo centro-occi-dentale tra 20 e 7 milioni dianni fa. Questa immaginemostra la cronologia e lemodalità della separazionedel blocco sardo-corso dalcontinente europeo. La deri-va di questo blocco verso estha causato l'apertura di unnuovo piccolo oceano: ilBacino Ligure-Provenzale.

Linee di forza del campo magnetico duranteuna simulazione dell'inversione del campogeomagnetico. Recentemente è stata prospet-tata la suggestiva ipotesi che sia attualmente incorso una inversione di polarità del campo. Unevento del genere avrebbe enormi ripercussio-ni sul Sistema Terra, esseri viventi inclusi.L'INGV attiverà una serie di ricerche multidisci-plinari indirizzate a studiare in dettaglio questaeventualità.

temente dalla litosfera, non è in grado di sostenere indefinitamente lo sforzo ed innesca un processo deformazione lentadetto rilassamento postsismico che carica ulteriormente di sforzo la litosfera elastica. Rispetto al rimbalzo postglaciale, ilrilassamento postsismico è caratterizzato da lunghezze d’onda minori e quindi è più efficiente nel fornire informazionisugli strati duttili più superficiali come l’astenosfera. Lo studio dei grandi eventi sismici su scala globale ha anche impor-tanti ricadute sulla comprensione dei cambiamenti climatici in atto. È noto, infatti, che i terremoti contribuiscono allevariazioni del livello marino ma tuttora non sono disponibili quantificazioni precise di tale contributo. L’INGV intraprende-rà una serie di studi all’avanguardia a livello mondiale al fine di ottenere una stima attendibile degli effetti dell’attività sismi-ca globale sul tasso di innalzamento del livello marino nell’ultimo secolo.

Struttura e dinamica della litosfera

La dinamica profonda del pianeta si ripercuote in modo spettacolare alla superficie, modificando continuamente e inmodo spesso drammatico il nostro ambiente naturale. Lo studio delle deformazioni della crosta terrestre presenta dun-que un duplice interesse. Da un lato, fornisce elementi essenziali per la comprensione della dinamica dell’interno terre-stre, studiandone la parte più visibile e che meglio possiamo conoscere, in quanto accessibile o comunque vicina allanostra esperienza diretta. Dall’altro lato, lo studio del comportamento della crosta alle sollecitazioni profonde ci fornisce idati di base che possono aiutarci a mitigare gli effetti catastrofici per l’ambiente umano, soprattutto attraverso contributialla comprensione della deformazione sismica. Anche per questa tematica di ricerca, la problematica principale sorge dal-l’estrema complessità, dalla scala microcristallina a quella continentale, dei materiali costituenti la crosta e del loro com-portamento quando sono sottoposti a sforzo. Questa complessità richiede una forte integrazione di discipline, tradizio-nali e non, quali la geodesia, la paleosismologia, il paleomagnetismo, la geomorfologia, la geofisica applicata, la model-lazione numerica, la sismologia, gli studi di laboratorio. I significativi sviluppi degli ultimi anni, che hanno visto l’INGVcome protagonista fondamentale, si devono proprio a questo nuovo modo di lavorare, che integra informazioni di naturamolto diversa — accurate misure geodetiche con osservazioni geomorfologiche di campagna, tassi di sismicità e model-li matematici — mettendo in contatto ricercatori di preparazione e precedente esperienza eterogenee tra loro. Questonuovo modo di lavorare apre prospettive entusiasmanti per i prossimi anni, per progredire verso la comprensione del com-portamento della crostra terrestre a tutte le scale temporali e spaziali.

Fondamentale a questo riguardo è la caratterizzazione, geometrica e cinematica, delle sorgenti sismiche, nonché delloro potenziale sismogenetico (slip rates, modalità e tempi di ricorrenza) e del loro contributo alla deformazione regio-nale. Studi sull’evoluzione del paesaggio e della tettonica recente, sulla caratterizzazione geologica e geomorfologica digrandi terremoti storici, sulla paleosismicità e sulla modellazione temporale del ciclo sismico, sullo stato di stress crosta-le concorrono con le misure strumentali (sismologiche e geodetiche) per permettere una migliore risoluzione spazio-tem-porale delle principali sorgenti sismogenetiche e per porre maggiori vincoli sui loro parametri costitutivi. Risulta partico-larmente difficile lo studio di quelle aree che, seppur attive, non sono caratterizzate dalla presenza di sorgenti sismoge-


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Mappa delle anomalie magnetiche delle “Transantartic Mountains” e della “Ross Sea Area” in Antartide, realizzata integrando dati disuperficie e da satellite. I dati aeromagnetici utilizzati provengono dalle campagne Ganovex (1984) e Gitara (1991-94), mentre i dati arilevati a terra e marini provengono rispettivamente dalla Baia di Terra Nova e dal Ross Sea, dall’oceano Pacifico e dal Wilkes Land. Lamappa evidenzia i principali lineamenti geologici e strutturali delle regioni esaminate, le cui rocce hanno età compresa tra ilPrecambriano e l’Attuale.

netiche maggiori, né da quella sismicità diffusa che ne permetta una definizione in termini deformativi sulla base di datistrumentali. Informazioni derivanti da approcci tipici della geologia classica, riveduti alla luce degli sviluppi moderni —come geologia stratigrafico-strutturale in ambienti sedimentari e vulcanici, geomorfologia e geocronologia — costituisco-no gli elementi primari per la definizione di modelli evolutivi locali per queste aree. I modelli tettonici a scala locale devo-no integrarsi con la mappatura della struttura della crosta ottenuta dall’elaborazione di indagini geofisiche applicate (prin-cipalmente sismica a riflessione) e di quella del campo di sforzo attivo (oggi ben definito in base a dati diretti e a quelliderivati dallo studio della deformazione sismica).

Il Mediterraneo centrale rappresenta la regione geografica di naturale interesse per i ricercatori dell’INGV. Il suoassetto attuale è stato plasmato dalla progressiva migrazione verso sud-est dell’arco appenninico e del bacino di retroar-co associato. Si tratta di un sistema di estremo interesse, che presenta una geometria molto articolata, significative ete-rogeneità composizionali dei margini coinvolti nei processi subduttivi, peculiarità dei processi di rifting e dei bacini diretroarco risultanti, sistemi orogenetici a vergenza opposta, contemporanea presenza di fasce in contrazione ed in esten-sione lungo gli orogeni. La coesistenza di processi geodinamici diversi e di differenti stili tettonici, talvolta nello spazio didecine di km, ha sinora ostacolato una ricostruzione precisa dell’evoluzione di questa regione. L’estrema articolazione diquesto quadro richiede dunque l’integrazione di approcci diversi. La più precisa fotografia dei movimenti in atto proviene,in linea di principio, dall’interpretazione di misure strumentali dirette, di natura geodetica e sismologica. Il contributosismologico, oltre che all’identificazione sismotettonica di strutture attive, per sorgenti discretamente energetiche permet-te anche il calcolo della geometria completa della deformazione (il tensore momento sismico) associata all’evento, per-mettendo la quantificazione della forma e dell’entità dello strain sismico delle fasce deformative. Il confronto tra dato geo-detico e dato sismologico fornisce risultati soddisfacenti per quanto riguarda la geometria, ma generalmente evidenzial’esistenza di una significativa porzione di deformazione che si produce asismicamente. Informazioni integrate su scaledi tempo più lunghe provengono da approcci basati sulla valutazione della deformazione rimasta fotografata nelle rocce,come la paleosismologia, la geomorfologia e il paleomagnetismo —uno strumento di indagine quest’ultimo particolar-mente efficace per quantificare le rotazioni attorno all’asse verticale dei diversi blocchi litosferici che caratterizzano cate-ne montuose in deformazione e per definirne la cronologia. Questi studi hanno consentito di incrementare considerevol-mente il dettaglio di comprensione delle modalità e della cronologia degli eventi che hanno caratterizzato il sistema geo-dinamico Tirreno-Appennini.

La sfida da affrontare per prossimi anni è rappresentata dalla modellazione fisico-numerica dei processi dell’evolu-zione tettonica del Mediterraneo centrale, che integri le notevolissime informazioni disponibili. Solo il banco di prova delcalcolo fisico ci permette infatti di validare e correggere modelli concettuali più o meno speculativi basati su approcci spe-cifici, spesso con risultati abbastanza controversi. Numerosi sono i punti che questo studio contribuirebbe a chiarire: peresempio la determinazione delle forze attualmente responsabili del campo deformativo osservato; il ruolo delle variazio-ni reologiche nella trasmissione di queste forze all’interno del dominio; l’individuazione delle aree che accomodano ladeformazione provocata dalla convergenza Afro-Europea e da eventuali processi subduttivi; l’influenza delle discontinui-tà tettoniche preesistenti sulla propagazione di sforzo dovuta alla spinta Africana; i rapporti tra forcing tettonico orizzon-


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Sintesi dei risultati derivati dalla caratterizzazione su base geologica s.l. delle principali sorgenti sismogenetiche dell’Italia peninsulare.Questi risultati costituiscono la base per la definizione di modelli di segmentazione e ricorrenza. Per ciascuna sorgente investigata (ret-tangoli pieni gialli) viene riportata la data del terremoto più recente (mre/ accompagnata da un asterisco se derivata unicamente da datipaleosismologici), lo slip rate (sr) e il tempo di ricorrenza medio (ri).

tale (legato alla compressione), e verticale (dovuto alla subduzione). L’approccio fisico-numerico si baserà principalmen-te su codici agli elementi finiti. Con essi sarà possibile calcolare la deformazione tettonica assumendo una reologia rea-listica per la litosfera continentale (consistente con i principali meccanismi deformativi: frictional sliding e non-linear dis-location creep) e la presenza di faglie discrete che permettono di rappresentare le discontinuità tettoniche preesistenti.

Ricerche interdisciplinari riguarderanno lo studio delle relazione tra degassamento terrestre, attività sismica e vul-canica, e assetto geodinamico dell’Italia, con ricadute sia nel campo della ricerca di base che in quello della ricerca appli-cata. Recenti ricerche hanno evidenziato la presenza di due grandi aree anomale nel settore tirrenico dell’ Italia. L’esamecomparato della mappa di degassamento e della distribuzione areale dei terremoti evidenzia che la gran parte di questiavvengono in una stretta fascia il cui margine occidentale appare sovrapporsi con il margine orientale delle due struttureanomale. Tale coincidenza suggerisce che l’anomalia in anidride carbonica del settore tirrenico e la sismicità in areaappenninica sono in relazione tra di loro. Il flusso di anidride carbonica di origine profonda rilasciato dalle due struttureverso l’atmosfera è stimato al 10% del valore attuale dell’ anidride carbonica globalmente rilasciata da vulcani attivi. Talidati suggeriscono che vi è una forte sottostima della quantità di anidride carbonica rilasciata globalmente dai processigeologici poiché processi di degassamento terrestre non direttamente da apparati vulcanici, del tipo di quello osservatoin Italia, possono interessare tutte le zone tettonicamente attive della Terra. Nel corso del prossimo triennio l’INGV si pro-pone di indagare in modo multidisciplinare e coordinato il processo di degassamento terrestre che interessa l’ Italia. I temiche saranno affrontati comprendono la determinazione dell’origine dei gas rilasciati in atmosfera, discriminando tra sor-genti mantelliche e sorgenti crostali; le relazioni spaziali tra degassamento, strutture crostali, e assetto geodinamico gene-rale; le relazioni spaziali e temporali, e i rapporti di causa-effetto, tra degassamento e attività sismica; la simulazione delledinamiche di trasporto di volatili dalle zone profonde della crosta terrestre e dal mantello superficiale; la definizione delledinamiche di degassamento e del budget di anidride carbonica nei serbatoi magmatici superficiali e profondi dei vulcaniitaliani. Tali studi consentiranno un notevole avanzamento nella comprensione generale del sistema geodinamico dellapenisola italiana, ponendo l’attività sismica, l’attività vulcanica, e l’attività di degassamento diffuso all’interno di un unicoquadro geodinamico coerente.

Analisi di dati di campi di potenziale di diverso genere hanno recentemente contribuito in modo decisivo al conse-guimento di una migliore conoscenza tettonica del territorio italiano. L’analisi quantitativa delle relazioni tra anomaliemagnetiche e assetto crostale dell’area italiana ha dimostrato che, contrariamente a quanto sostenuto da geofisici e geo-logi strutturali negli ultimi trent’anni, il basamento magnetico è ovunque coinvolto nelle strutture compressive appennini-che. Questa conclusione ha importanti implicazioni per la conoscenza della crosta superiore nella penisola italiana e quin-di, tra l’altro, per lo sfruttamento delle risorse sotterranee, quali idrocarburi e minerali. Le anomalie magnetiche sono ingrado infatti di “illuminare” una parte di crosta più profonda di quella normalmente investigata dalla sismica a riflessione,utilizzata di routine dalle compagnie di esplorazione petrolifera.

Il metodo magnetico è stato utilizzatoampiamente per modellizzare le strutturevulcaniche in corrispondenza di aree parti-colarmente dinamiche e per disegnarne ilruolo svolto nelle eruzioni. Sono stati ese-guiti sia rilievi magnetici di alto dettaglio siadi grande estensione. Le principali areeinvestigate sono state l’isola di Vulcano, icrateri sommitali dell’Etna, il basso versanteorientale dell’Etna con la sua prosecuzionea mare e il canale di Sicilia. L’esecuzione diquesti rilievi ha richiesto la messa a punto ditecniche di prospezione magnetica nonusuali, utilizzando un elicottero per investi-gare le zone urbanizzate alla base dell’Etnae una barca, per realizzare le misure a mare,entrambi opportunamente equipaggiati.Sono stati stabiliti anche nuovi protocolli perl’esecuzione delle misure da effettuare perindividuare la presenza di canali laviciingrottati e per definire i tempi di magnetiz-zazione di intrusioni magmatiche. Inoltresono state sviluppate ed applicate tecniche


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Mappa del processo di degassamento diCO2 che interessa l’Italia centrale e meridio-nale, costruita analizzando il contenuto dicarbonio disciolto nelle acque sotterraneedella regione. La quantità di CO2 coinvoltanel processo è molto elevata e costituisce il10% delle stime attuali del flusso di CO2 daivulcani attivi di tutta la Terra. a) confrontofra le zone dove è attiva la sorgente profon-da di CO2 (colori dal verde al rosso) con l’u-bicazione di tutti i terremoti avvenuti nellaregione durante gli ultimi 18 anni; b) model-lo concettuale interpretativo.

di trattamento numerico dei dati, alternative ai filtri passa-banda convenzionali, basate sul filtro di Wiener. La ricostruzio-ne del comportamento fisico del vulcano è stata vincolata anche da studi paleomagnetici e da analisi di laboratorio delleproprietà termomagnetiche delle rocce ignee.

Nel prossimo triennio proseguirà l’interpretazione quantitativa della carta di anomalia esistente, unitamente all’acqui-sizione di nuovi dati ad alta risoluzione, mediante la piattaforma aerogeofisica dell’INGV e mediante magnetometria nava-le, per ricostruire con maggior dettaglio la struttura profonda di settori della catena appenninica di interesse cruciale perla possibile presenza di risorse energetiche. Tale stato di avanzamento fornirà, nel triennio in esame, la prospettiva ine-dita di elaborare una modellistica crostale dell’area del mediterraneo a partire dai dati sia magnetici che gravimetrici. Ildatabase magnetico digitale realizzato per la penisola italiana e per i mari circostanti nel triennio precedente verrà inol-tre esteso all’intera area del mediterraneo. Tale integrazione fornirà inediti vincoli quantitativi per lo sviluppo di modelligeodinamici. Gli studi basati sull’interpretazione quantitativa dei campi di anomalia magnetica con un approccio di tipoinverso costituiranno una ricerca di punta con finalità legate all’uso dei campi di potenziale e per indagini della tettonica.

Il ruolo che ricopre l’Antartide nell’evoluzione tettonica e geologica del Gondwana e del Rodinia richiama l’interes-se scientifico internazionale, anche per il fatto che questa regione risulta quella meno conosciuta del pianeta. I dati di ano-malia magnetica contribuiscono in modo determinante agli studi geologici sul continente Antartico, a causa della suacopertura glaciale quasi totale. Sono stati realizzati, negli ultimi 10 anni, dall’INGV nell’ambito del PNRA e dalla comuni-tà scientifica internazionale numerosi rilievi magnetici mirati allo studio di strutture geologiche specifiche. Nell’ambito diprogrammi finanziati, in collaborazione internazionale, tali rilievi sono stati integrati in una unica sintesi, tale da metterein rilievo trend strutturali a scala regionale.

La grande diversità nelle proprietà fisiche delle rocce antartiche fa sì che l’analisi di anomalie magnetiche causate dacorpi rocciosi a suscettività differente acquisti un’importanza notevole per lo studio delle caratteristiche geologiche, tetto-niche e geotermiche dell’Antartide. Il continente presenta, tra l’altro, aree coperte dalla calotta glaciale che si trovano variecentinaia di metri sotto il livello del mare. Tali bacini, come ad esempio il Bacino di Wilkes o il sistema di rift west antarti-co, sono caratterizzati presumibilmente da forte instabilità dinamica. Lo stato termico della crosta gioca pertanto un ruolochiave nella comprensione dei processi evolutivi. L’analisi delle anomalie magnetiche, a diverse lunghezze d’onda, puòfornire importanti vincoli quantitativi nella costruzione dei modelli geodinamici, definendo la profondità del basamentomagnetico, e mettendo in evidenza variazioni laterali di suscettività.

Il triennio in esame prevede la prosecuzione di tali studi, sia conducendo campagne aerogeofisiche che completan-do interpretazioni quantitative del complesso sistema tettonodinamico, costituito dal Bacino di Wilkes, dal sistema di riftoccidentale e dalle montagne transantartiche.


• Modellazione della complessità del sismogramma per la ricostruzione della complessità 3D del mezzo di propagazio-ne.

• Modelli di Glacial Isostatic Adjustment (GIA).• Stima degli effetti dell’attività sismica globale sul tasso di innalzamento del livello marino nell’ultimo secolo.• Calcolo della geometria completa della deformazione (tensore momento sismico) associata all’evento sismico.• Miglioramento delle tecniche di previsione della variazione secolare del campo geomagnetico.• Mappatura del campo magnetico terrestre e dei flussi di plasma nel nucleo a diverse scale spazio-temporali.• Interpretazione quantitativa della carta delle anomalie magnetiche dell’Italia.• Modellistica crostale dell’area del mediterraneo a partire da dati magnetici e gravimetrici.• Aggiornamento e completamento del database magnetico per la penisola italiana.• Definizione del basamento magnetico ed evidenza di variazioni laterali di suscettività.• Completamento della mappa di degassamento dell’Italia, determinazione dei budget di CO2 e inventario delle emis-

sioni gassose pericolose.• Simulazione del processo di trasporto dei gas attraverso la crosta terrestre e in atmosfera.


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3.A.3. Fisica del Vulcanismo

La modellistica fisica applicata allo studio dei processi vulcanici ha l’obiettivo di realizzare modelli dinamici quanti-tativi dei sistemi in esame basandosi sulle fondamentali equazioni della fisica. La descrizione in termini matematici diun sistema fisico sta alla base di ogni disciplina scientifica e rappresenta, insieme alla riproducibilità di un fenomeno,uno dei due pilastri del metodo scientifico. Le informazioni provenienti dai sistemi osservativi (vedi Capitolo 1) e dailaboratori (vedi Capitolo 2) sono utilizzate dalla modellistica come dati di partenza. Da un lato, infatti, i sistemi osser-vativi permettono, tramite le reti di monitoraggio e la realizzazione di campagne strumentali, di indagare la storia e lostato attuale del sistema vulcanico reale. Da questi studi è possibile dedurre i meccanismi fondamentali che control-lano il funzionamento di ogni specifico vulcano nonché definire dei modelli concettuali della sua attività eruttiva chesono alla base dei modelli teorici. Dall’altro lato, le ricerche a carattere sperimentale realizzate in laboratorio sono ingrado di fornire le fondamentali proprietà chimiche, fisiche, e meccaniche del mezzo indagato. Tramite gli esperimen-ti è possibile quindi determinare, in termini quantitativi e in condizioni controllabili e riproducibili, le proprietà costituti-ve necessarie alle applicazioni della modellistica teorica.

Il contributo della modellistica risulta particolarmente rilevante in vulcanologia data l’estrema complessità dei pro-cessi vulcanici. Questa caratteristica deriva principalmente dall’elevato numero di gradi di libertà del sistema e dallaincompleta conoscenza delle proprietà che caratterizzano le miscele magmatiche nei loro vari stati. L’attività vulcani-ca, nelle sue più svariate forme, è in definitiva il manifestarsi di un sistema naturale più o meno instabile il cui ultimoeffetto consiste nel trasferimento di enormi quantità di massa ed energia dalla crosta terrestre all’ambiente atmosferi-co circumterrestre. Tale trasferimento, sia che si considerino sistemi vulcanici quiescenti che sistemi in fase eruttiva,comporta, anche a causa delle numerose scale spaziali e temporali in gioco, il verificarsi di processi fisici e chimiciestremamente complessi ed interdipendenti. La risalita del magma dal mantello, il suo stoccaggio e differenziazionenella crosta terrestre, la sua possibile risalita verso la superficie all’interno di condotti e dicchi, la sua dispersione nel-l’ambiente atmosferico e lungo le pendici del vulcano, sono tutti processi che coinvolgono trasferimenti di massa,quantità di moto, e energia per un fluido multifase in condizioni transienti ed in un ambiente intrinsecamente tridimen-sionale, eterogeneo ed anisotropo.

Le ricerche di modellistica fisica, per la loro capacità di elaborare scenari quantitativi dell’evoluzione spaziale etemporale del processo, forniscono inoltre strumenti indispensabili nella stima della pericolosità specifica dei vulcaniindagati. Tali scenari possono poi essere efficacemente integrati con informazioni di vulnerabilità e valore esposto perottenere una stima del possibile impatto dell’attività eruttiva in esame sull’ambiente circostante (vedi Capitolo 4,Pericolosità e Rischio Vulcanico).

La modellistica fisica, che ha rappresentato in questi ultimi anni un settore strategico dell’attività dell’Istituto, avràun ulteriore significativo sviluppo nel prossimo triennio. Ricerche di modellistica fisica sono attualmente finanziate dalDipartimento di Protezione Civile (DPC), dal Gruppo Nazionale per la Vulcanologia (GNV), dal Ministero dell’Istruzionedell’Università e della Ricerca (MIUR), dalla Comunità Europea (CE), dall’Organizzazione delle Nazioni Unite (ONU),dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e da numerose altre Amministrazioni regionali e provinciali. Nelle sezioni cheseguono le principali problematiche di modellistica dei processi pre-eruttivi ed eruttivi sviluppate dall’Istituto verrannorichiamate illustrando brevemente i loro più recenti risultati e le linee di sviluppo che si intende seguire nel prossimotriennio.


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Esempio di modellizzazione di un campo di deformazione complesso, ottenuto da dati geodetici di superficie (GPS) e di interferometriaSAR da satellite, relativo all’eruzione dell’Etna del luglio 2001. L’immagine mostra il risultato del calcolo sintetico ottenuto dalla sommadegli effetti dell’intrusione, di una zona di stoccaggio crostale e di strutture planari di svincolo verticali ed orizzontali. I risultati sono ripor-tati in termini di vettori spostamento orizzontali, su una griglia di 2 x 2 km, e di spostamento in vista SAR, orbita ascendente.

Processi pre-eruttivi

Malgrado la grande quantità di dati sismologici, geofisici, e geochimici raccolti dalle reti di monitoraggio e sorveglian-za dei vulcani attivi Italiani, la loro interpretazione in termini di dinamica del processo vulcanico risulta ancora estrema-mente difficile. Tuttavia, significativi passi in avanti sono stati fatti, in questi ultimi anni, dai ricercatori dell’Istituto nello svi-luppo ed utilizzo di modelli matematici in grado di fornire strumenti d’interpretazione dei dati più robusti ed affidabili diquelli esistenti nel passato. I principali settori di ricerca attivi in questo campo sono i seguenti:

Sismologia Vulcanica

La ricerca in corso in questo settore riguarda la caratterizzazione del campo d’onda generato dai fenomeni sismici cheavvengono in area vulcanica, con lo scopo della localizzazione delle sorgenti e la loro quantificazione in termini di tenso-re Momento. Strumenti indispensabili per questo tipo di studi sono gli array di sismometri e le reti osservative a magliastretta dislocate sulle aree vulcaniche. Studi di base necessari per il conseguimento degli scopi su menzionati sono quel-li relativi alla propagazione delle onde sismiche in mezzi elastici eterogenei, che portano ad ottenere tomografie in atte-nuazione e velocità. Queste ultime permetteno in particolare una localizzazione precisa delle sorgenti. Tutti questi studisono attualmente condotti ampiamente ed esaustivamente sui vulcani italiani, che risultano da questo punto di vista moltoben conosciuti nella letteratura scientifica internazionale. Gli sviluppi di queste ricerche nei prossimi anni riguarderannooltre al raffinamento delle informazioni derivabili dall’usuale tomografia in velocità ed attenuazione anche gli studi sullalocalizzazione di sorgenti secondarie (o sorgenti di scattering) utilizzando modelli completi di generazione del campod’onda secondario (scattering multiplo). Tali studi permetteranno di reinterpretare i risultati ottenuti dalle tomografie invelocità ed attenuazione. In particolare queste ultime forniscono informazioni sulle zone ad anomala attenuazione “tota-le”, cioè sulle zone che, indipendentemente dal meccanismo di dissipazione, sono fortemente attenuative. Una zona ano-mala dal punto di vista dell’attenuazione potrebbe essere infatti sia una zona in cui esiste una forte fratturazione sia unazona con presenza di magma. L’accoppiamento dei risultati della tomografia scattering con quella puramente attenuati-va permetterà quindi di individuare i meccanismi di dissipazione che interessano le aree anomale, fornendo nuovi edimportanti parametri per l’interpretazione geologica.

Analogamente, metodi numerici verranno utilizzati per la soluzione dell’equazione di propagazione di onde sismichein mezzi eterogenei ed anisotropi. Tale soluzione è di estremo interesse per la modellizzazione dei processi propagativiin zone vulcaniche e per una corretta interpretazione dei sismogrammi di terremoti vulcanici. Inoltre essa rappresenta unutilissimo complemento alle osservazioni sperimentali sul campo d’onda che vengono effettuate attraverso array di sismo-metri. L’eterogeneità del mezzo di propagazione, sopratutto in superficie, accoppiata alla topografia accidentata, generainfatti effetti di defocalizzazione della radiazione elastica. Tali effetti devono essere quantificati attraverso modellizzazio-ne numerica che includa topografia e disomogeneità laterali. Utili input per la modellistica di tali processi sono i risultatidella tomografia in velocità, attenuazione e scattering, ora discussa. Ulteriori applicazioni sono nel campo dello studio deifenomeni precursori dei terremoti e delle eruzioni. Variazioni temporali dei parametri di anisotropia e di attenuazione sonoindicatori di variazioni nel campo di sforzo presente nell’area in studio. Simulazioni numeriche appropriate di tali variazio-ni daranno quindi utili informazioni definendo i limiti di applicazione e consentendo interpretazioni più quantitative.

Infine, saranno studiate le caratteristiche fisiche delle sorgenti sismiche in aree vulcaniche con studi focalizzati su (a)la generazione di sismogrammi sintetici per la determinazione del tensore momento e (b) segnali a bassissima frequen-za da dati sismici e dilatometrici. Il primo problema è di estrema attualità, ed ha dimostrato la sua importanza applicativaalla sorveglianza ed al monitoraggio in occasione dell’ultima eruzione di Stromboli. Una volta noto il processo propagati-vo, la simulazione numerica di una sorgente non di doppia coppia ed il suo adattamento ai dati sperimentali permette didefinire le forze che concorrono alla genesi degli eventi sismici e di interpretare quindi come il meccanismo di questi even-ti sia associato al fenomeno eruttivo. Per tali simulazioni è necessario l’uso di computer molto potenti e veloci che per-mettano di seguire i fenomeni in tempi ragionevolmente rapidi. Sono previste importanti applicazioni a dati già raccoltidalle reti di sorveglianza o da raccogliere all’Etna nel corso di futuri esperimenti oltre che uno studio completo del feno-meno che recentemente ha interessato Stromboli. Per quanto riguarda invece i segnali a bassissima frequenza (periodopredominante dell’ordine di minuti), alcuni di essi sono stati osservati prima di eventi sismici importanti e prima di eruzio-ni vulcaniche. Essi sono relazionabili a onde di strain che si propagano dalla sorgente. Nel caso che la sorgente sia unafaglia (come ad es. è avvenuto per la faglia di St. Andreas) il rilascio dello strain avviene asismicamente ed il fenomenoprende il nome di “terremoto lento”. La stessa fenomenologia è stata osservata prima di eruzioni importanti da strumen-tazione in pozzo (strain-meters) ed è attribuibile a variazioni di strain indotte dalla camera magmatica associata al vulca-no in eruzione. Una focalizzazione delle osservazioni nel range di frequenze rilevabili dai dilatometri da pozzo potrebbeessere importante per lo studio della fisica delle eruzioni vulcaniche e dei fenomeni sismici ad esse associate. Il collega-mento con i risultati da studi di laboratorio sullo stato termoelastico delle rocce sottoposte a stress potrebbe costituireun’importante condizione al contorno per questo tipo di problemi.

Deformazioni, gravimetria e magnetismo

Le reti osservative dei vulcani attivi permettono oggi di descrivere un vastissimo spettro di variabili caratterizzanti ilsistema in esame. In particolare, le reti di monitoraggio esistenti sui principali vulcani attivi Italiani (Etna, Stromboli,Vulcano,Vesuvio, Campi Flegrei, Ischia) forniscono un quadro abbastanza completo dell’evoluzione dei campi deforma-tivi, gravimetrici e magnetici connessi alla dinamica vulcanica in atto, permettendo un significativo progresso delle cono-scenze sia nell’ambito della singola disciplina di misura, sia nell’integrazione dei risultati provenienti dalle varie discipline.Nell’ambito delle varie tecniche di indagine, significativi passi in avanti sono stati fatti grazie al potenziamento degli stru-menti di calcolo che permettono oggi di affrontare problemi di modellistica numerica mirati all’analisi degli effetti del mezzoe della topografia sui segnali registrati. A titolo esemplificativo, basti pensare agli approcci numerici (basati su tecniche


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agli elementi finiti o differenze finite) che, utilizzando modelli digitali del terreno e informazioni sulla struttura interna dellaterra, permettono di modellizzare gli effetti perturbatori della superficie topografica e delle discontinuità interne del mezzosulle deformazioni prodotte da una sorgente vulcanica (ad esempio da una camera magmatica o da un dicco). Analoghecomplessità possono essere tenute in considerazione nella modellizzazione dei dati gravimetrici e magnetici. La model-listica fisica permetterà inoltre ulteriori sviluppi delle conoscenze tramite l’integrazione dei dati di deformazione statica coni dati sismologici, gravimetrici, magnetici, geochimici e tettonici.

La potenza di calcolo oggi sempre più disponibile agevola inoltre l’inversione integrata dei dati sperimentali resi dispo-nibili dalle varie tecniche osservative, mediante l’utilizzo sempre più diffuso di algoritmi di ottimizzazione numerica qualile Reti Neurali, gli Algoritmi Genetici e il Simulated Annealing. L’utilizzo sempre più esteso di queste tecniche consentirànel prossimo futuro una ricostruzione sempre più fedele delle sorgenti delle anomalie osservate, in termini di posizione egeometria, permettendo una più dettagliata modellizzazione dell’assetto strutturale e della dinamica dei vulcani attivi, conimportanti ricadute sull’azione di mitigazione della pericolosità vulcanica.

Geochimica

La separazione di specie volatili inizialmente disciolte nel magma, e la conseguente formazione di una fase gas, rap-presenta un processo di estrema importanza nel determinare i processi magmatici, le condizioni pre-eruttive, e lo stessoverificarsi di eruzioni vulcaniche. Le modalità attraverso cui tale separazione avviene devono quindi essere comprese afondo.

Il primo passo di questa ricerca consiste quindi nell’acquisire la capacità di modellizzare l’equilibrio termodinamico trail liquido magmatico e il gas coesistente, tenendo conto che entrambe queste fasi sono costituite da numerosi compo-nenti, dell’esistenza di reazioni chimiche che coinvolgono specie, sia nel liquido che nel gas, caratterizzate da più stati diossidazione, e della formazione in numerosi casi di fasi solide ricche in componenti volatili. Nel corso del triennio si pre-vede quindi di sviluppare ulteriormente i modelli fisico-matematici e i codici di calcolo per la determinazione degli equili-bri liquido-solido-gas coinvolgenti le specie volatili presenti nei magmi. Tali codici saranno utilizzati sia indipendentemen-te, al fine di studiare gli equilibri multicomponente tra le fasi e i mutui effetti delle varie specie volatili, sia all’interno deicodici di calcolo che descrivono la dinamica dei processi vulcanici interessati da questi effetti. In particolare, nel corso deltriennio, verranno sviluppate e applicate a casi reali tecniche basate sulla simulazione matematica di equilibri chimici mul-ticomponente per determinare le quantità totali di volatili presenti nei magmi e disponibili per i processi vulcanici. Le stimeattualmente disponibili sono basate sulle quantità disciolte misurate in inclusioni vetrose all’interno di minerali, ma è sem-pre più evidente come in questo modo si producano sottostime anche di ordini di grandezza per quelle specie (come l’a-nidride carbonica) caratterizzate da bassa solubilità in condizioni tipiche delle camere magmatiche.

Un secondo passo della ricerca è quello di indagare e modellizzare gli effetti del degassamento magmatico duranteperiodi di quiescenza dei vulcani ed il loro possibile ruolo nel determinare le condizioni critiche che precedono le fasi erut-tive. Il recente sviluppo di modelli quantitativi per la descrizione del degassamento di specie inerti da magmi in condizio-ni di pressione e temperatura pre-eruttive ha avuto un enorme impatto sulle possibità di valutare, in tempi reali, le pres-sioni di degassamento di corpi magmatici. In tal caso, le variazioni di concentrazione delle specie inerti, nonché della lorocomposizione isotopica, diventano traccianti di migrazioni magmatiche verso la superficie e indicatori delle scale tempo-rali di tali processi pre-eruttivi. L’applicazione di tali modellistiche ad emissioni gassose vulcaniche che vengano regolar-mente monitorate, assume dunque peculiare importanza nella valutazione sullo stato di attività di un sistema vulcanicoattivo e sulla possibilità di una potenziale riattivazione eruttiva.

È stato recentemente evidenziato che la quantità di gas ed energia rilasciata da vulcani quiescenti è significativa eparagonabile a quella rilasciata da vulcani in fase eruttiva. Il caso della Solfatara dei Campi Flegrei è emblematico: il flus-


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Condizioni iniziali applicate per la simulazione del sistema idrotermale della Solfatara dei Campi Flegrei. La figura illustra, a sinistra, ladistribuzione della temperatura (°C) e, a destra, la frazione volumetrica di gas all’interno di un sistema a simmetria cilindrica, profondo1500 m e con un raggio di 2500 m. Queste condizioni sono state ottenute simulando una prolungata iniezione di gas caldi (H2O+CO2)alla base del sistema attraverso una sorgente collocata in prossimità dell’asse di simmetria. Come si osserva dalla figura, l’immissionedi gas caldi determina un significativo riscaldamento del sistema idrotermale e determina lo sviluppo di una regione monofase gas (inviola) a bassa profondità. Le condizioni di temperatura, pressione e pressione parziale di anidride carbonica calcolate dal modello perquesta regione monofase si accordano bene con stime indipendenti effettuate sulla base degli equilibri geochimici delle specie campio-nate alle fumarole della Solfatara.

so di CO2 è stato stimato in 1500 ton/giorno mentre il rilascio termico associato è di circa 100 MW, quantità di gran lungasuperiore alle altre forme di rilascio energetico dovute all’attività sismica e alle deformazioni del suolo. Durante il passa-to triennio è stata quindi intrapresa un’attività di modellistica fisico-matematica mirata alla descrizione quantitativa del pro-cesso di trasferimento di massa e di energia associato alla circolazione dei fluidi nel sottosuolo della Solfatara. Il model-lo numerico utilizzato (TOUGH2) è un simulatore geotermico in grado di descrivere il trasporto accoppiato di calore e flui-di di varia composizione. Le simulazioni sono state mirate allo studio degli effetti originati dall’iniezione di una miscela difluidi di origine magmatica profonda alla base del sistema idrotermale della Solfatara. Le simulazioni sono state in gradodi riprodurre alcune delle caratteristiche principali del sistema idrotermale della Solfatara quali il tasso di degassamentodiffuso, l’associato rilascio energetico, e la presenza di una zona monofase vapore a bassa profondità. Il modello è statoanche in grado di simulare le variazioni chimiche registrate durante le crisi bradisismiche più recenti, suggerendo che ilfattore principale che controlla le periodiche crisi dei Campi Flegrei è il degassamento magmatico che avviene con breviperiodi d’intensa attività (crisi bradisismiche con brusco innalzamento del suolo) seguiti da più lunghi periodi di stasi (lentasubsidenza). Il modello numerico per la simulazione dei sistemi idrotermali sarà ulteriormente sviluppato nel prossimotriennio con l’obiettivo di: a) farne diventare uno strumento di sorveglianza per una corretta interpretazione dei fenomeniprecursori ai Campi Flegrei; b) estendere l’applicazione del modello a mezzi porosi eterogenei, con proprietà fisiche dif-ferenti e dal diverso comportamento meccanico; c) includere un accoppiamento completo fra circolazione idrotermale edeformazione, in modo da poter valutare gli effetti, finora trascurati, della deformazione sulle proprietà idrauliche delmezzo; d) impiegare il modello in altri vulcani caratterizzati da circolazione idrotermale; e) accoppiare il modello di circo-lazione idrotermale con i modelli di dispersione del gas in atmosfera per un’efficace valutazione della pericolosità del pro-cesso; f) applicare il modello a scala più ampia per indagare la genesi di aree caratterizzate dall’emissione anomala digas di derivazione profonda (es. Italia tirrenica).

Processi Eruttivi

Con l’obiettivo di presentare in modo più organico l’attività di modellistica fisica dei processi eruttivi prevista nel pros-simo triennio è utile analizzare separatamente i processi che caratterizzano i vari domini fisici che costituiscono il siste-ma vulcanico globale. Tale suddivisione non deve comunque far dimenticare come l’attività eruttiva sia caratterizzata dauna forte interdipendenza dei vari domini e come la simulazione di più sistemi accoppiati si sia dimostrata, in questi ulti-mi anni, un valido strumento per indagare la dinamica eruttiva. Un obiettivo strategico dell’Istituto per il prossimo triennioè quindi, oltre a quello di rendere più accurati e realistici i modelli fisici sviluppati per i vari processi, quello di estenderel’integrazione dei modelli ad un numero sempre maggiore di domini. In questo modo sarà possibile ottenere una descri-zione sempre più integrata e completa dell’attività vulcanica nella sua interezza e complessità.

Termo-fluidodinamica della camera magmatica

La ricerca in corso in questo settore è finalizzata alla modellizzazione fisica dell’evoluzione termica, chimica, e dina-mica del magma nella camera magmatica durante fasi pre-eruttive ed eruttive. Le tipologie dei modelli sviluppati com-prendono sia modelli basati su una rappresentazione monodimensionale e quasi stazionaria del reservoir magmatico, siamodelli numerici in grado di descrivere l’evoluzione temporale di un corpo magmatico tridimensionale.

Per quanto riguarda i modelli del primo tipo, essi sono particolarmente adatti per fornire, tramite accoppiamento conun modello di condotto, indicazioni di prima grandezza sulla dinamica di svuotamento della camera magmatica duranteil corso dell’eruzione. I risultati ottenuti nel precedente triennio hanno permesso di studiare l’evoluzione temporale e spa-ziale di alcune variabili che caratterizzano il magma nel corso dell’eruzione. Ulteriori sviluppi di questo tipo di modelli sonoprevisti per il prossimo triennio soprattutto per quanto riguarda l’accoppiamento del modello di svuotamento della came-ra con i modelli di condotto, di dispersione piroclastica e con modelli strutturali in grado di rappresentare il campo di sfor-zi e deformazioni dell’edificio vulcanico. In particolare questo ultimo accoppiamento permetterà di fare un sostanzialepasso avanti nella comprensione della formazione delle caldere vulcaniche. Parallelamente a questi modelli semplificati,lo sviluppo di un modello numerico multidimensionale e transiente, basato sulla risoluzione delle equazioni di bilanciodella massa, quantità di moto, ed energia, permetterà di simulare l’evoluzione del corpo magmatico tenendo conto dellavariabilità delle sue specifiche proprietà fisiche e chimiche e degli effetti di comprimibilità associati alla presenza di gasessolti. La caratteristica multidimensionale e transiente del modello permetterà inoltre di esplorare gli effetti di bruschevariazioni della geometria del sistema e delle equazioni costitutive della miscela magmatica sulla dinamica eruttiva. Inparticolare, uno degli obiettivi della ricerca per il prossimo triennio è quello di investigare la dinamica transiente e multi-dimensionale del sistema accoppiato camera magmatica-condotto eruttivo, in modo da investigare il mutuo effetto deiprocessi vulcanici associati ai due domini. Applicazioni dei modelli di camera magmatica saranno realizzate utilizzandocondizioni al contorno e proprietà tipiche del Vesuvio e dei Campi Flegrei.

Risalita del magma nel condotto vulcanico

La risalita dei magmi verso la superficie terrestre è accompagnata da processi chimico-fisici tali da modificare profon-damente le proprietà di continuum del magma. L’essoluzione delle specie volatili rappresenta il motore primo di questoprocesso, causando l’espansione e la rapida accelerazione del magma, fino a produrre in numerosi casi condizioni suf-ficienti per la frammentazione, ovvero per la trasformazione del magma stesso da un continuo liquido con bolle di gasdisperse a un continuo gassoso con particelle disperse. È stato a lungo ritenuto, sulla base della geometria ipotizzata pertipici condotti vulcanici, che un trattamento monodimensionale fosse sufficiente a tenere conto dei processi operanti incondotti vulcanici. Su questa base, nel corso dello scorso triennio le ricerche si sono focalizzate su una modellisticamonodimensionale e stazionaria del processo e su una descrizione quanto più possibile accurata delle proprietà dei


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magmi, al fine di analizzare approfonditamente le relazioni tra caratteristiche dei magmi emessi e dinamiche eruttive.Questi modelli sono stati in particolare impiegati nella ricostruzione della dinamica di flusso del magma nel condotto e nelcalcolo delle condizioni della miscela al cratere (soprattutto per condizioni eruttive tipiche dei vulcani esplosivi come iCampi Flegrei e il Vesuvio). Ricerche recenti mostrano tuttavia come effetti multidimensionali legati a variazioni radialidelle proprietà del flusso nel condotto eruttivo e ai mutui effetti di velocità, temperatura, e proprietà reologiche del magma,possano risultare in effetti di primo ordine sulle dinamiche eruttive, influenzando largamente i tassi eruttivi e la distribu-zione delle variabili di flusso all’uscita del condotto vulcanico. Nel corso del triennio si prevede quindi di sviluppare ed

applicare un modello di condotto in grado di descrivere queste caratteristiche multidimensionali e transienti del flusso.Saranno inoltre investigati numerosi aspetti ancora poco compresi della dinamica delle eruzioni, quali la frammentazionedei magmi, con particolare riferimento alle condizioni che determinano il verificarsi di eruzioni esplosive o effusive, glieffetti di variazioni della geometria del condotto di risalita, nonché gli effetti di variazioni composizionali e delle proprietàchimico-fisiche sulla dinamica di risalita. I modelli troveranno particolare applicazione nell’analisi delle eruzioni esplosivedi grande scala ma anche nello studio delle eruzioni effusive o caratterizzate da attività Stromboliana.


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Confronto tra osservazione e simulazione di una esplosione vulcaniana avvenuta il 7 agosto 1997 al vulcano Soufriere Hills, Montserrat,Indie Occidentali (Regno Unito). La simulazione fa riferimento alla distribuzione volumetrica totale dei prodotti piroclastici dopo circa 2minuti dall’esplosione. La simulazione numerica riesce a riprodurre quantitativamente numerose caratteristiche dell’esplosione quali laforma della nube, la sua velocità di ascesa, il partizionamento della massa dei piroclasti tra correnti convettive e collassati e la distanzamassima raggiunta dai flussi piroclastici.

Dispersione piroclastica

Lo studio della dinamica dei processi di dispersione piroclastica associata alle eruzioni esplosive, che sono tra i pochifenomeni ad osservabilità diretta, è fondamentale per le ovvie implicazioni di pericolosità. Negli ultimi anni, l’INGV ha fatto,anche sotto questo aspetto, considerevoli passi avanti nella descrizione delle più rilevanti e pericolose fenomenologie deiprocessi di dispersione. Eruzioni Pliniane, Vulcaniane, transizionali, e collassanti, con la conseguente formazione di flus-si piroclastici, sono state descritte tramite lo sviluppo di modelli fisici basati sulle fondamentali equazioni di trasporto deimezzi multifase. L’applicazione dei modelli alla simulazione di eruzioni storiche dei vulcani attivi Italiani, nonché di eru-zioni in corso in altri paesi, ha permesso inoltre di confrontare le previsioni dei modelli con le osservazioni dirette dei feno-meni permettendo un primo importante passo verso la validazione degli stessi. Nell’ambito del prossimo triennio si pre-vede un ulteriore sostanziale sviluppo della modellistica dei processi di dispersione piroclastica con la realizzazione distrumenti di calcolo in grado di fornire una descrizione più accurata dei processi reali.

Per quanto riguarda i modelli di ricaduta di ceneri, gli attuali modelli Euleriani basati sulla soluzione dell’equazione diavvezione-diffusione saranno estesi, anche tramite l’utilizzo di algoritmi di calcolo più efficienti, in modo da poter descri-vere il fenomeno in tre dimensioni e considerando le caratteristiche transienti del processo. In particolare, si prevede diinterfacciare il modello di dispersione con modelli meteo in grado di fornire una dettagliata rappresentazione delle varia-zioni del campo dei venti durante l’eruzione. Saranno inoltre esplorate equazioni costitutive più accurate, relative almodello di turbolenza e alla velocità di caduta dei piroclasti. Tali modelli saranno inoltre affiancati da modelli di dispersio-ne Lagrangiani, del tipo a particelle o a puff, in grado di descrivere la dinamica del processo tramite la soluzione delleequazioni della dinamica del punto materiale e di diffusione. Tali modelli saranno utilizzati nella descrizione del processodi ricaduta delle ceneri nelle zone più vicine al centro eruttivo e nell’analisi dei processi di dispersione prodotti da attivitàesplosiva di piccola scala, quale ad esempio l’attività esplosiva recentemente osservata all’Etna. Proprio per l’Etna è pre-vista infatti la messa a punto di un protocollo tecnico-operativo in grado di fornire le previsioni di spostamento della nubevulcanica in funzione dell’attività eruttiva e delle condizioni meteo.

Analogamente, per quanto riguarda la simulazione del collasso della colonna vulcanica e della conseguente forma-zione di flussi piroclastici lungo le pendici del vulcano, si prevede di sviluppare un nuovo modello multifase 3D in gradodi considerare le caratteristiche della reale morfologia del vulcano nonché gli effetti delle condizioni atmosferiche sulladinamica di propagazione dei flussi. Tale sviluppo, realizzabile grazie all’utilizzo di avanzate tecniche di calcolo paralleloe all’impiego di risorse di supercalcolo, permetterà una più accurata descrizione delle caratteristiche 3D dei flussi pirocla-stici nonché una migliore quantificazione delle aree interessate da questo tipo di fenomeno e delle azioni esercitate dalflusso sull’ambiente circostante. Informazioni di interesse per gli studi di pericolosità verranno anche dalla simulazione,su piccola scala, dell’interazione tra flusso piroclastico e strutture urbane investite. Applicazioni dei modelli di dispersio-ne piroclastica sono previste al Vesuvio, ai Campi Flegrei e ad altri vulcani Europei ad alto rischio. Continueranno inoltregli studi sui processi esplosivi impulsivi come le esplosioni Vulcaniane, i blast, e i collassi calderici nonché l’attività di vali-dazione dei modelli tramite confronto tra risultati delle simulazioni e dati osservati.

Dispersione di gas vulcanici

Negli ultimi anni, i processi di dispersione dei gas vulcanici nell’atmosfera hanno avuto un crescente interesse daparte dei ricercatori dell’Istituto che hanno effettuato una quantificazione delle emissioni gassose (soprattutto CO2) sia inzone con attività vulcanica recente (vedi i Campi Flegrei e il Vesuvio) sia in zone caratterizzate da degassamento diffuso(vedi zone dell’Italia centrale tirrenica). Questi studi di quantificazione, da sviluppare anche a livello teorico, costituirannoun elemento essenziale dell’attività dell’INGV per il prossimo triennio. I modelli allo studio si basano ancora essenzial-mente sulla soluzione dell’equazione di avvezione-diffusione per un componente chimico in condizioni transienti e multi-dimensionali. Il campo di moto utilizzato dal modello di dispersione può derivare sia dalla soluzione delle equazioni diNavier-Stokes (approccio utilizzato sulla piccola scala) sia dall’utilizzo di modelli meteo in grado di produrre un campo deiventi coerenti con il principio di conservazione della massa e i dati sperimentali osservati (approccio utilizzato sulla gran-de scala). I modelli verranno inoltre ulteriormente sviluppati soprattutto per quanto riguarda i modelli di chiusura della tur-bolenza, ed infine applicati alle aree vulcaniche Italiane a maggior degassamento (per esempio a La Solfatara dei CampiFlegrei).

Colate di lava

La modellistica delle colate di lava ha rappresentato uno strumento importante per la gestione delle recenti crisi erut-tive dell’Etna fornendo, in tempi rapidissimi, mappe di probabilità di invasione lavica per ogni bocca di alimentazione dellacolata. I modelli utilizzati si basano su tecniche probabilistiche (ad es. la tecnica Montecarlo) che permettono di stimare ipossibili percorsi della colata tramite l’individuazione dei cammini di massima pendenza calcolati perturbando la topogra-fia reale del vulcano. Tali modelli, pur essendo estremamente efficaci nelle prime ore dell’eruzione, non permettono peròdi descrivere l’evoluzione temporale e spaziale della colata. Al fine di rimuovere questo limite , nell’ambito dell’Istituto sonoiniziate diverse ricerche mirate allo sviluppo di modelli numerici in grado di descrivere la dinamica delle colate sulla basedi leggi fisiche. Modelli del tipo Automi Cellulari, Reti Neurali, e Shallow Water, sono in corso di sviluppo e permetteran-no, nel corso del prossimo triennio, di dotare l’Istituto di un pacchetto di modelli fisici in grado di descrivere, con diversigradi di approssimazione, l’evoluzione temporale delle colate di lava su topografie tridimensionali. Inoltre sarà possibiledescrivere, su base fisica, i processi di raffreddamento, biforcazione, e canalizzazione della colata oltre che stimare lamassima distanza raggiungibile dal flusso in funzione del suo tasso di alimentazione e delle proprietà fisiche, chimiche ereologiche del magma. Studi rivolti alla validazione e calibrazione dei modelli saranno inoltre realizzati tramite la simula-zione delle più recenti colate dell’Etna.


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Tsunami generati da attività vulcanica

Nel prossimo triennio è prevista anche l’attivazione di una linea di modellistica degli tsunami. Questo sviluppo si rendeparticolarmente necessario soprattutto a seguito della recente eruzione dello Stromboli che ha prodotto la formazione ditsunami generati dal distacco di una frana dal versante. Modelli di tipo Shallow Water in grado di tener conto della realebatimetria dei fondali circostanti l’isola saranno sviluppati e testati attraverso la simulazione dell’evento del 30 Dicembre2002. Inoltre, la programmata installazione di una rete di mareografi nel mare circostante l’isola permetterà nel futuro dipoter meglio osservare questi fenomeni e quindi di poter arrivare ad una migliore validazione dei modelli teorici sviluppa-ti.

Nel corso del triennio l’intensa attività di modellistica fisica descritta in questa sezione sarà possibilmente estesa anuovi ed importanti processi vulcanici. In particolare, anche alla luce della recente attività eruttiva osservata all’Etna e alloStromboli, gli studi sulla modellizzazione delle frane prodotte dal collasso di versante, dell’attività Stromboliana e di fon-tana di lava, dell’interazione magma-acqua, e dei lahar appaiono i più attuali e rilevanti. È auspicabile infine che le ricer-che di modellistica fisica vengano ulteriormente sviluppate, soprattutto in termini di risorse umane investite dall’Istituto, inmodo da favorire una loro sempre maggiore integrazione con le ricerche sperimentali, con ovvie ricadute positive sullaqualità scientifica delle ricerche e sull’attività di mitigazione del rischio vulcanico.

Principali risultati attesi nel triennio• Determinazione del tensore momento per i terremoti in aree vulcaniche, per la quantificazione dei processi vulcanici

attivi.• Detezione e caratterizzazione dei segnali a bassissima frequenza da sismometri e dilatometri in aree vulcaniche. per

la modellizzazione dei fenomeni precursori delle eruzioni.• Modelli fisico-matematici e codici di calcolo per la determinazione degli equilibri liquido-solido-gas nelle specie volati-

li dei magmi vulcanici.• Modello numerico per la simulazione dei sistemi idrotermali.• Modelli fisici dell’evoluzione termica, chimica e dinamica del magma nella camera magmatica.• Modello di condotto in grado di descrivere caratteristiche multidimensionali e transienti del flusso.• Modelli di propagazione di colate di lava.• Modelli di ricaduta di ceneri vulcaniche; modello multifase 3D con simulazioni del collasso della colonna vulcanica e

formazione di flussi piroclastici lungo le pendici del vulcano per una migliore conoscenza della dinamica delle eruzio-ni.

• Simulazione numerica degli tsunami generati dall’attività vulcanica.


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B – Scienze dell’Atmosfera, del Clima e dell’Ambiente

3.B.1. Dinamica del clima e dell’oceano e sviluppo di modelli numerici

I due nodi di super-calcolo vettoriale nella sede di Bologna, verranno usati in modo indipendente. Specificamente, ilnodo basato su 8 cpu verrà usato prevalentemente per studi di variabilità climatica, previsioni stagionali e modellazionedinamica di sorgente sismica, che verranno eseguiti nell’ambito di progetti internazionali finanziati da istituzioni italiane(progetto di collaborazione Italia-USA, Adricosm, W-Bless) e dall’Unione Europea (Prism, Ensembles, Scout, Mersea,Claris). Il nodo piccolo a 4 cpu verrà dedicato interamente all’attività di previsione operativa della circolazione oceanicadel mar Mediterraneo, eseguita nell’ambito del progetto Europeo MFSTEP.

Le caratteristiche generali della struttura del sistema sono state definite seguendo gli esempi dei centri di super-cal-colo vettoriale più avanzati di Europa, come ad esempio il Deutches Klimarechenzentrum GmbH (DKRZ) col quale l’INGVcollabora per lo sviluppo di un nuovo modello del sistema climatico terrestre (progetto COSMOS).

Il modello accoppiato oceano-atmosfera sviluppato all’INGV per gli studi di variabilità climatica e previsioni stagiona-li (utilizzato in numerosi progetti di ricerca in corso o appena terminati, come ad es. Demeter e Predicate), ha nella suaconfigurazione standard, le seguenti caratteristiche: componenti atmosfera, oceano e ghiaccio marino; risoluzione oriz-zontale di circa 300 Km. Attualmente questo modello è implementato e operativo sul NEC-SX4, installato presso il cen-tro elaborazione dati INGV in Roma. Su questa macchina il modello richiede approssimativamente 10 ore di tempo reale,per eseguire un anno di simulazione, producendo circa 2 Gb di dati. Questo implica che nella sua attuale configurazio-ne, il modello richiede 1000 ore di tempo reale e 200 Gb di memoria per l’esecuzione di una simulazione di 100 anni el’archiviazione del data-set prodotto. Il passaggio al nuovo sistema in corso di installazione a Bologna, consentirà di pro-durre lo stesso tipo di simulazione in approssimativamente 300 ore di tempo reale.

Le attività di ricerca che prevedono l’uso del sistema nel prossimo triennio implicano lo sviluppo di modelli di notevo-le dimensione, sia in termini di potenza di calcolo richiesta, che di spazio disco e archivio per il lavoro di post-processa-mento dei risultati delle simulazioni e per la loro archiviazione come data-base. Per esempio, i progetti internazionali distudio della variabilità climatica e della sua predicibilità che avranno corso durante i prossimi 3 anni (ad es. Ensembles)prevedono l’uso di un modello del sistema terrrestre (ESMs) comprendente modelli dell’atmosfera (troposfera e mediaatmosfera), dell’oceano, dei ghiacci marini, della vegetazione e degli eco-sistemi marini. Con questo modello complessosi dovranno eseguire insiemi di lunghe simulazioni (ca. 200 anni) a risoluzioni spaziali relativamente alte (ca. 100 km dipasso griglia). Una stima delle necessità future di calcolo e di spazio memoria richieste per questo genere di studi, indi-


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Le interazioni tra armosfera e l’oceano dominano la variabilita’ climatica a scale annuali ed interannuali. Il meccanismo dominante è lainvariabilità nel Pacifico Tropicale. Treni d’onda di anomalie climatiche si propagano da questa regione nelle medie latitudini dei due emi-sferi, come il pattern Nord Americano (PNA). I Tropici sono connessi attraverso l’influenza che le temperature marine oceaniche del paci-fico (Sea Surface Temperatures – SST) esercitano sul Monsone indiano, sulle precipitazioni del Sahel in Africa e del Nordeste delBrasile. Si è ipotizzato che in anni particolari il cerchio si chiuda attraverso lo stabilirsi di un catena continua di anomalie attorno alla Terraall’altezza dei troipici. Nella figura è anche indicata l’Oscillazione del Nord Atlantico, la cui natura ed origine è ancora oggetto di indagi-ne.

ca chiaramente che nel corso dei prossimi tre anni sarà necessario incrementare l’uso di tecnologie vettoriali che megliosi prestano all’integrazione di grossi modelli di simulazione, potenziando la capacità di calcolo e lo spazio disco di un fat-tore 2, mentre la capacità di archiviazione dei data-set prodotti dovrà essere incrementata almeno di un fattore 5. (vedisezione calcolo scientifico)

Nel triennio 2004-2006 le principali linee di attività saranno organizzate attorno ai seguenti temi di investigazioni prin-cipali che si svolgeranno attraverso la messa a punto degli strumenti numerici e lo svolgimento di investigazioni:

• Sviluppo di un Modello del Sistema Terrestre (ESM) comprendente atmosfera (troposfera e media atmosfera),oceano, ghiaccio marino, vegetazione ed eco-sistema marino. Questo ESM è già stato implementato in molte dellesue componenti e verrà impiegato per studi che riguardano la variabilità naturale del clima e investigazioni dei cam-biamenti climatici forzati dall’immissione di gas serra e aereosol nell’atmosfera. Questo genere di studi prevede la pro-duzione di insiemi di lunghe (centinaia di anni) integrazioni numeriche dell’ESM ad alta risoluzione (~100 Km di passogriglia), con cui simulare l’evoluzione del clima terrestre e possibili scenari climatici futuri.

• Previsioni stagionali eseguite con modelli accoppiati atmosfera-oceano. L’attuale sistema di previsioni stagiona-li, sviluppato nell’ambito del progetto europeo DEMETER, verrà ulteriormente sviluppato nel corso di un nuovo pro-getto Europeo, MERSEA. Il nuovo sistema prevede l’uso di un modello a risoluzione spaziale molto più alta (in parti-colare la componente oceanica avrà una risoluzione spaziale di circa 30 Km) e un sistema di assimilazione dati nelmodello oceanico che consentiranno una migliore definizione delle condizioni iniziali da usare per le previsioni.

• Analisi oceanica globale eseguita con un modello ad alta risoluzione (circa 50 Km). La produzione di 50 anni dianalisi oceaniche globali ad alta risoluzione, eseguite per mezzo di un sistema di assimilazione dei dati osservati nelmodello oceanico, rappresenterà un database di straordinaria importanza sia per lo studio della circolazione oceani-ca sia per la produzione di condizioni iniziali per simulazioni accoppiate in studi di scenari climatici futuri e in studi divariabilità decadale del clima.

• Oceanografia Operativa. Sviluppo delle attività di previsioni operative oceaniche, con una particolare enfasi all’inte-razione coste-mare aperto. Il sistema di previsione del Mediterraneo verrà potenziato aumentandone la risoluzionespaziale a 5km su tutto il mediterraneo e portando i livelli verticali a 71. L’aumento di risoluzione permetterà un’accop-piamento migliore coni modelli previsionali costieri e su i modelli particolari, come il sistema di previsione dell’Adriatico(ADRICOSM).


• Modello del sistema terrestre atmosfera-oceano-ghiaccio marino, vegetazione ed ecosistema marino.• Previsioni climatiche stagionali.• Modello ad alta risoluzione (circa 50 km) per l’analisi oceanica globale.• Previsioni climatiche per il Mediterraneo con risoluzione spaziale a 50 km.


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3.B.2. Glaciologia, Paleoclima e Magnetismo ambientale

La conoscenza della variabilità del clima del Sistema Terra nel passato recente e geologico è fondamentale per miglio-rare l’accuratezza e la precisione dei modelli di cambiamento globale, e per la comprensione della variabilità naturalerispetto all’influenza delle attività umana. In questo campo diversi sono i possibili indicatori che vengono utilizzati neglistudi quantitativi effettuati dalle varie Istituzioni scientifiche. L’INGV ha affrontato questo tema utilizzando tecniche glacio-logiche e magnetiche.

Glaciologia in Antartide in relazione al clima ed al cambiamento globale

L’Antartide è un grande archivio storico naturale dove sono registrate tutte le vicende climatiche più significative eimportanti. Lo studio delle carote di ghiaccio e di sedimenti consente, le più precise ricostruzioni delle sequenze climati-che e quindi delle variazioni paleoambientali. Partendo dagli strati più superficiali della calotta glaciale antartica da cui siestraggono le sequenze dei dati paleoclimatici più recenti, si può arrivare al recente passato geologico con le perforazio-ni più profonde. Inoltre la calotta glaciale antartica è, insieme alla calotta groenlandese, uno dei punti sensibili del piane-ta, dove eventuali cambiamenti climatici globali potrebbero far sentire prima i loro effetti. Lo studio della calotta glacialeantartica consente pertanto una diagnosi precoce dei cambiamenti climatici in atto, che influenzano i processi di ablazio-ne e distacco delle lingue glaciali galleggianti, l’accumulo nevoso e del ghiaccio e del bilancio di massa glaciale in gene-rale. I carotaggi superficiali e profondi insieme con i rilevamenti radar contribuiscono alla comprensione della dinamica edell’evoluzione della calotta antartica. Anche la recente scoperta e lo studio dei laghi subglaciali, oltre a dare risposte nelcampo della glaciologia e della esobiologia potrebbe fornire ulteriori indicazioni paleoclimatiche. La valutazione del bilan-cio di massa glaciale antartico è estremamente importante per la stima dell’influenza che la calotta glaciale antartica hasulla variazione del livello degli oceani. L’Antartide pertanto è un luogo privilegiato per gli studi dei cambiamenti climaticidel passato e il luogo dove anche i piccoli cambiamenti globali in atto potrebbero agire come precursori di altri eventi piùsignificativi.


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L'immagine da satellite illustra l'apporto di sabbia sul canale di Sicilia dal Nord Africa durante una tempesta dei nostri giorni. La "carota" LC10,prelevata mediante perforazione del fondale a 1322 m sotto il livello del mare, contiene la registrazione delle variazioni nell'apporto di detritoeolico nel corso delle varie fasi climatiche del Pleistocene (tra 0.7 e 1.2 milioni di anni fa). Le variazioni del campo magnetico terrestre fornisco-no un quadro cronologico di riferimento ad alta risoluzione per la datazione degli eventi registrati nella carota. Le variazioni nella concentrazio-ne, composizione e granulometria delle particelle magnetiche nella successione sedimentaria riflettono altresì le variazioni paleoclimatiche epaleoambientali. Nei grafici sulla destra della figura sono illustrate le polarità del campo magnetico terrestre e le variazioni in alcuni parametrimagnetici rappresentativi. Tali variazioni corrispondono all'alternanza di periodi climatici glaciali (numeri pari) ed interglaciali (numeri dispari) edindicano che durante le epoche glaciali l'apporto di polveri trasportate dal vento era considerevolmente maggiore, a testimonianza di una mag-giore aridità del clima. La conoscenza della variabilità climatica naturale del Mediterraneo nel corso del recente passato geologico è fondamen-tale per una migliore comprensione della variabilità climatica dei nostri tempi e per i modelli di previsione di variabilità climatica nel futuro.

Il triennio in esame sarà caratterizzato da successive campagne di acquisizione dati Radio Echo Sounding (RES) con conseguente analisi ed interpretazione per una valutazione quantitativa del bilancio di massa e per una corretta caratte-rizzazione dei siti di carotaggio profondo sulla calotta glaciale antartica. Tali misure, se opportunamente integrate conquelle aeromagnetiche e gravimetriche, potranno anche fornire inediti vincoli quantitativi sull’assetto strutturale del conti-nente antartico. Nel triennio si prevede pertanto di studiare la fattibilità di realizzare una piattaforma aerogeofisica inte-grata da utilizzare in Antartide.

Paleovariazioni ambientali e climatiche da successioni sedimentarie

Gli studi sul clima del passato si avvalgono dell’integrazione di diversi indicatori paleo climatici in sequenze sedimen-tarie. Tra questi, il magnetismo ambientale si occupa della determinazione delle variazioni della mineralogia magneticain successioni rocciose e della comprensione delle relazioni tra tali variazioni e le paleovariazioni climatiche e ambienta-li. Il gruppo di ricerca del laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV ha acquisito una notevole esperienza nello studio delmagnetismo ambientale in sequenze sedimentarie da varie regioni della Terra particolarmente sensibili ai cambiamenticlimatici e ambientali (principalmente area Mediterranea, Cina e margini peri-Antartici), con ricerche finalizzate allo stu-dio di tali variazioni a scala regionale ed alla loro integrazione a scala globale. Tali ricerche si affiancano usualmente astudi di magnetostratigrafia, che forniscono il necessario riferimento cronologico. Nel corso del triennio 2004-2006 conti-nueranno le ricerche sulla linea degli studi intrapresi nel corso degli ultimi anni e si estenderanno ad altre regioni per pro-muovere le ricerche sulla correlazione tra eventi paleoclimatici e paleoambientali in diversi contesti geologici e geografi-ci. In tutti gli studi di paleomagnetismo e magnetismo ambientale è fondamentale la comprensione e la conoscenza delleproprietà fondamentali delle particelle magnetiche contenute nelle sequenze sedimentarie in studio, per cui si continue-ranno inoltre le ricerche specifiche sulle proprietà magnetiche di base di rocce e minerali.

Applicazioni del magnetismo ambientale allo studio dell’inquinamento

La caratterizzazione di dettaglio delle proprietà magnetiche delle particelle fini atmosferiche sta ponendosi in eviden-za come un potente metodo di indagine basato sulla presenza, come costituente caratteristico delle polveri sottili in areeurbane, di particelle magnetiche derivanti principalmente dai processi di combustione dei veicoli, per lo più sotto forma disferule di magnetite di dimensioni submicroscopiche, ossia quelle più pericolose per la salute umana, contraddistinte daproprietà magnetiche intense e stabili. Presso il laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV abbiamo sviluppato un meto-do innovativo per il rilevamento sistematico della distribuzione delle polveri atmosferiche fini in aree urbane, basato sul-l’analisi delle proprietà magnetiche delle foglie degli alberi. Le foglie degli alberi costituiscono difatti dei

collettori naturali ad ampia diffusione, che, opportunamente analizzate, possono consentire una diffusione capillare delleosservazioni sulla diffusione delle polveri sottili in un’area urbana. Il metodo che stiamo mettendo a punto all’INGV con-sente un monitoraggio relativamente rapido ed economico che si propone come una valida integrazione ai tradizionalimetodi di natura fisico-chimica per il controllo dell’inquinamento, su cui sono basate le centraline automatiche di rileva-mento della qualità dell’aria. Nel corso del triennio 2004-2006 ci auspichiamo il proseguimento di questo studio pilota in


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Presso il laboratorio di paleo-magnetismo dell’INGV èstato messo a punto un pro-tocollo di analisi per il rileva-mento della qualità dell’aria inambienti urbani. L’analisi èbasata sullo studio delle pro-prietà magnetiche delle fogliedegli alberi. L’immagine illu-stra una mappa di suscettivi-tà magnetica ottenuta sufoglie di leccio (Quercus ilex)per un’area selezionata dellacittà di Roma, che compren-de estese aree verdi e vialicon elevata densità di trafficoveicolare. I valori di suscetti-vità magnetica delle foglie dialberi presso le strade a mag-giore intensità di traffico sonoalcune decine di volte supe-riori a quelli rilevati nelle areeverdi e nei parchi. Il metodopresenta interessanti pro-spettive per la rilevazionedella distribuzione capillaredelle polveri sottili atmosferi-che nelle città.

ambienti urbani opportunamente selezionati, l’estensione della metodologia ai filtri delle centraline della rete di monito-raggio (in coordinamento con le Amministrazioni locali), nonché l’approfondimento delle problematiche scientifiche e delleimplicazioni sociali.


• Campagne di aquisizione dati “ Radio Echo Sounding “ per la valutazione quantitativa del bilancio di massa della calot-ta glaciale antartica.

• Determinazione del paleoclima dallo studio delle variazioni della mineralogia magnetica in successioni rocciose.• Caratterizzazione delle proprietà magnetiche delle particelle fini atmosferiche.


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3.B.3. Fisica della magnetosfera, fisica dell’alta atmosfera e meteorolo-gia spaziale

Lo studio delle interazioni Sole-Terra rappresenta un vasto settore scientifico interdisciplinare in costante sviluppo lecui finalità sono la conoscenza del sistema terrestre e della sua evoluzione a partire dal nucleo interno della Terra fino alSole e allo spazio interplanetario. Questi studi vengono oggi anche finalizzati a fornire una risposta alle conseguenze dicarattere tecnologico e sociale, che possono pervenire dalla fenomenologia magnetosferica in condizioni di forti pertur-bazione. Come noto sotto il temine di meteorologia spaziale (dall’inglese “space weather”) ricadono infatti tutti queglistudi finalizzati ad un approfondimento delle condizioni del Sole, del vento solare, della magnetosfera, della ionosfera edell’alta atmosfera in generale, che possono influenzare le prestazioni, l’affidabilità della strumentazione spaziale e deisistemi tecnologici a Terra e che possono interagire con la salute e con la vita umana stessa. In questo campo si sonomosse negli ultimi anni gran parte delle ricerche effettuate dall’INGV in fisica della magnetosfera e dell’alta atmosfera,anche nell’ambito delle numerose collaborazioni attivate a scala nazionale e internazionale.

Fisica della Magnetosfera

La disponibilità di misure provenienti dai sistemi osservativi geomagnetici e aeronomici impiantati dall’INGV in Italia ein Antartide, ma più in generale provenienti dai vari osservatori attivi in tutto il mondo e dai sistemi di misura impiantati susatelliti e sonde spaziali, permette una disponibilità di dati vastissima. In questo ambito verrano proseguite le analisi spe-rimentali e le speculazioni teoriche al fine di chiarire gli aspetti ancora solo parzialmente conosciuti della grande varietàdi fenomenologia magnetosferica. Le tempeste e sottotempeste magnetiche, innescate dalla riconnessione delle linee diforza del campo magnetico interplanetario con quelle del campo magnetico terrestre, l’innesco delle oscillazioni globalidella magnetosfera in risposta ad impulsi di vento solare e in generale a tutte le perturbazioni prodotte dall’arrivo all’orbi-ta terrestre di strutture interplanetarie, sono solo alcuni esempi di fenomenologie tipiche che verranno approfondite.

Nell’ambito dei processi magnetosferici, la caratterizzazione della configurazione dinamica globale della cavitàmagnetosferica e l’investigazione dei processi responsabili dell’onset delle sottotempeste magnetiche, rappresentanodue aspetti fondamentali sia ai fini della pura comprensione dei fenomeni fisici, sia nell’ottica più ampia della climatolo-gia spaziale. A tal fine, verranno proseguiti gli studi relativi alla proprietà di invarianza di scala nei processi dinamici checoinvolgono il trasporto di plasma nelle regioni della coda geomagnetica mediante l’analisi dei dati da satellite. In parti-colare sarà investigata l’esistenza e la formazione di strutture coerenti nelle regioni del foglio di plasma neutro nella codageomagnetica nonché il loro ruolo nell’ambito della dinamica delle sottotempeste magnetiche. Questo aspetto sarà stu-diato analizzando le proprietà dell’elicità magnetica. Saranno inoltre sviluppati dei modelli della dinamica globale della


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Andamento della componente X (orizzontale) del campo magnetico terrestre registrato presso l’Osservatorio geomagnetico di L’Aquiladurante la forte tempesta magnetica del 29 ottobre 2003. La tempesta ha avuto inizio alle ore 6.12 UT ed è stata caratterizzata da unadiminuzione repentina (in circa 40 minuti) dell’intensità del campo di circa 560 nT. Sullo sfondo è riportata l’immagine di un brillamentosolare e campi magnetici nella corona, possibile causa dei disturbi geomagnetici. Durante i brillamenti più intensi viene infatti emessoun forte flusso di particelle cariche ad alta energia che, raggiunto il campo magnetico terrestre, dà vita a una stato di generale perturba-zione della magnetosfera che si manifesta con intensi disturbi radio, tempeste magnetiche e aurore polari.

cavità geomagnetica al fine di investigare l’origine dell’intermittenza e della criticità nell’indice relativo all’elettrogetto auro-rale (AE).

L’INGV è per la sua competenza, parte di un Centro per lo studio della Variabilità del Sole (CVS) con il fine di condi-videre gli elementi più aggiornati di conoscenza scientifica relativamente al dibattito in atto sui cambiamenti climatici e, inparticolare, quelli legati alla variabilità solare. Infatti, mentre l’innalzamento della temperatura media della Terra sembra,di per sé, un dato di fatto, l’individuazione delle cause di questo fenomeno, rappresenta ancora un campo ampiamentedibattuto, soprattutto nei suoi aspetti quantitativi e nella non facile separazione del contributo solare da quello antropico.In altri termini, una delle finalità del CVS in questo triennio è proprio quella di provare a capire se una possibile fase diincremento dell’irraggiamento solare possa o meno essere una causa concorrente, se non addiritura prevalente, dell’au-mento globale della temperatura.

Lo studio delle fluttuazioni temporali e spettrali dei segnali naturali nella banda ELF nelle aree polari, costituisce unodegli elementi di indagine per il monitoraggio dei cambiamenti climatici su scala planetaria. Questa fenomenologia osser-vata in Antartide acquisisce notevole valenza in quanto sito di osservazione privilegiato per la sua lontananza dalle sor-genti primarie del rumore elettromagnetico di fondo. L’analisi dei segnali elettromagnetici registrati in Antartide per diver-si anni ha evidenziato una netta correlazione tra l’energia media mensile dei segnali di risonanza Schumann e le fluttua-zioni della temperatura media planetaria. In questo ambito, nel corso del prossimo triennio si prevede finalmente l’instal-lazione di un osservatorio permanente dedicato al monitoraggio continuo del fondo elettromagnetico nella banda 0.0001Hz-100 kHz.

Fisica dell’Alta Atmosfera

L’INGV contribuisce agli studi sulla meteorologia spaziale ed alle sue applicazioni non solo attraverso il monitoraggiodei parametri fisici nella media ed alta atmosfera ma anche attraverso la produzione di modelli che ne descrivono il com-portamento futuro. Questa parte di atmosfera si sviluppa da circa 25 - 30 Km di quota e si estende nello spazio circum-terrestre fino a comprendere la magnetosfera; è inoltre fortemente connessa al ciclo di attività solare ed alle interazionidel vento solare con il campo magnetico terrestre e può essere sensibile, a lungo termine, a modificazioni di origine antro-pica. La densità ed il contenuto totale degli elettroni del plasma ionosferico così come la loro variabilità spazio tempora-le sono di grande interesse per le implicazioni sui sistemi di comunicazione, di posizionamento e di navigazione. Per farfronte alle esigenze non solo scientifiche ma anche applicative nell’ambito dello space weather, dettate dagli utenti civilie militari, verranno sviluppati modelli in 2D e 3D di tali grandezze in funzione del tempo e della attività solare/magnetica.È previsto infatti lo sviluppo e il miglioramento di differenti ed originali tecniche numeriche necessarie alla previsione istan-tanea o a corto termine dei parametri di radio propagazione ionosferica che utilizzano misure in tempo reale. Oltre allo

studio climatologico della ionosfera e della sua variabilità, sarà data particolare enfasi allo studio della ionosfera irregola-re ed in particolare a quei fenomeni di scintillazione causa di blackout nei sistemi di navigazione e di posizionamentosatellitare. Tali irregolarità , presenti principalmente ad alta e bassa latitudine, sono causate da improvvisi e complessifenomeni che si originano sul Sole e che si propagano sino all’alta atmosfera penetrando nelle zone polari seguendo lelinee di forza del campo magnetico terrestre. Sempre nello studio della ionosfera polare e per le importanti ripercussioniche hanno i fenomeni di Polar Cap Absorption sulle radiocomunicazioni si continuerà lo sviluppo dei modelli che utilizza-no le osservazioni provenienti dai sistemi riometrici.


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Andamento dell’assorbi-mento ionosferico, derivatodalle osservazioni di rumorecosmico a 30 Mhz, presso labase italiana in Antartide diBaia Terra Nova, e del flus-so di protoni a diversa ener-gia (misurato attraverso isatelliti NOAA-GOES).Queste osservazioni sonostate effettuate durante dueeventi occorsi nel Novembre2001, ritenuti tra i più impor-tanti negli ultimi due ciclisolari (22 anni). L’immaginemostra la correlazione tra idue set di misure chepotrebbe portare a migliora-re la relazione tra assorbi-mento ionosferico e flusso diprotoni.

Nell’ambito del Global Change un paziente studio è stato condotto negli ultimi anni al fine di dimostrare l’esistenza diun trend a lungo termine di alcuni parametri descrittivi del plasma ionosferico. I risultati fino ad ora ottenuti escludereb-bero l’influenza delle variazioni dell’attività solare-magnetica sul trend a lungo termine della densità elettronica sia nelleregioni polari che su scala planetaria contribuendo a confermare la sua origine antropica. Il diverso comportamento dellaionosfera terrestre tra le calotte polari dei due emisferi sarà quindi oggetto dei prossimi studi, in particolar modo i mecca-nismi che regolano l’andamento stagionale della densità elettronica in Antartide.

Infine, nel tradizionale tema della radiopropagazione ionosferica verifiche sperimentali dei modelli di previsione e di“ray tracing “ saranno condotte attraverso campagne di sondaggio ionosferico obliquo su scala europea.


• Modelli della dinamica globale magnetosferica e studi sulla variazione dell’attività solare e fenomeni ad essa collega-ti, anche ai fini dello ‘space weather’.

• Installazione di un osservatorio permanente dedicato al monitoraggio continuo del fondo em nella banda 0.0001 Hz– 100 kHz.

• Modelli 2D e 3D della densità elettronica ionosferica e del contenuto totale elettronico.• Tecniche numeriche di nowcasting e forecasting del plasma ionosferico.


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Mappa della frequenza di plasma dello strato ionosferico più alto, definito foF2, ottenuta in tempo reale il 16 luglio 2000 alle ore 21:00UT (Universal Time). Si possono notare gli effetti della tempesta magnetica su foF2 che ha avuto una forte diminuzione nell’area in lati-tudine tra 47.5° - 60° N ed in longitudine tra 25° - 60° E.

C. Calcolo scientifico avanzato

Molti dei progetti previsti dal piano di sviluppo 2004-2006 dell’INGV richiedono attrezzature per il calcolo di scientifi-co di adeguata potenza, tra cui lo studio della fisica dell’interno della Terra, le simulazioni di processi pre-eruttivi e delleeruzioni vulcaniche, la generazione di sismogrammi sintetici all’interno di strutture 3D per i calcoli di tomografia sismicae lo studio delle sorgenti sismiche, l’analisi in tempo reale dei segnali per il monitoraggio vulcanico acquisiti con arraysismici (microtremore continuo) e con reti sismiche a larga banda (segnali Very Long Period), le simulazioni realistichedelle faglie della regione italiana e mediterranea, le simulazioni di scenari di scuotimento, l’analisi e la simulazione deicambiamenti climatici, le previsioni delle variazioni climatiche stagionali, l’oceanografia operativa.

Parte di queste attrezzature sono utilizzabili in condivisione, e quindi oggetto di interesse per le realizzazionidell’INGV-Grid, mentre altre, richieste per i sistemi di monitoraggio e per l’analisi in tempo reale di segnali acquisiti dallereti strumentali, sono da considerarsi dedicate ad applicazioni specifiche. Per i sistemi di calcolo, nel passato triennio2001-2003 sono state sviluppate una parte delle infrastrutture necessarie, con realizzazioni di sistemi paralleli per il cal-colo vettoriale, sistemi paralleli basati su cluster di schede PC, archivi gerarchici per la gestione dei dati prodotti dallesimulazioni numeriche, sistemi NAS per l’archiviazione ed il mantenimento “in linea” delle banche dati. I calcolatori vetto-riali forniscono inoltre la capacità di calcolo necessaria per le attività di oceanografia operativa e per le previsioni del MarMediterraneo e del Mar Adriatico.

Nel corso del triennio è stato possibile procedere all’aggiornamento del supercomputer vettoriale NEC, operantepresso la sede di Bologna per la realizzazione di modelli numerici climatici. La configurazione attuale del sistema è costi-tuita da un server SUN SFV880 (8 CPU), responsabile della gestione delle procedure di calcolo scalari, ad esempio lafase di compilazione dei modelli numerici, e da 2 supercalcolatori vettoriali NEC SX6, dotati rispettivamente di 4 e 8 CPU,sui quali sono lanciati i modelli di calcolo climatici. Tipiche applicazioni che girano su questi sistemi sono le simulazionidella variabilità climatica con un modello atmosferico di circolazione globale, (lunghezza tipica delle simulazioni 200 anni,time step 30 minuti) e simulazioni della circolazione del Mar Mediterraneo (lunghezza tipica delle simulazioni 200 anni,time step 450 secondi).

La linea seguita nel precedente piano triennale di progressivo sviluppo del calcolo scientifico nell’INGV si è rilevatavincente. Le simulazioni numeriche sono diventate pervasive ed hanno permesso un ammodernamento delle linee diricerca, lasciando che si trovassero le architettura più adatte ad ogni applicazione. Nel triennio 2004-2006 si prevedequindi l’ulteriore potenziamento dei sistemi di calcolo scientifico, secondo le architetture che si sono rilevate le più utili perle applicazioni presenti in istituto: i processori vettoriali e i cluster di processori scalari basati su sistemi linux. Nel corsodel triennio 2004-2006 è programmato un mantenimento della competitività del sistema vettoriale, prevedendo una pro-gressiva crescita in linea con l’aumento della filiera tecnologica, mentre si prevede un potenziamento dei cluster linuxsostanziale al di sopra della curva di aumento della potenza tipica dei processori.

Nell’ambito di un progetto FIRB sulla modellazione numerica in geofisica, presso il CED della sezione INGVAmministrazione Centrale di ROMA sono stati installati due cluster per il calcolo parallelo, basati su piattaforma IntelIA32 (Progetto HYDRA). I cluster sono composti, rispettivamente, da 24 e 8 nodi e ciascun nodo dispone di 2 CPU IntelXeon 2.4GHz. L’interconnessione fra i nodi è stata realizzata su una rete dedicata (Gigabit Ethernet). Dai test prelimina-


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Tassi di variazione del livello marino associati all'attività sismica globale dell'ultimo secolo. Le variazioni sono state calcolate nei puntioccupati dalle stazioni mareografiche della rete mondiale PSMSL per lo studio dell'innalzamento del livello marino su scala mondiale. Inrosso sono indicati i valori positivi (innalzamento) in blu i negativi (abbassamento). L’applicazione che ha consentito questa elaborazio-ne è stata realizzata utilizzando uno dei due cluster per il calcolo parallelo realizzati presso il CED INGV della Sede Centrale di Roma.

ri, eseguiti con software Linpack è stata rilevata una potenza effettiva (Rmax) superiore ai 65 Gflops. Sul sistema è statoadattato un codice per il calcolo del rilassamento postsismico su grandissima scala, con il quale sono state eseguite, dalgruppo di Dinamica e Reologia dell’Interno della Terra dell’INGV, delle simulazioni avanzate per valutare l’effetto dell’at-tività sismica globale sull’innalzamento del livello marino. Con un previsto potenziamento, il sistema sarà utilizzato comepiattaforma di sviluppo di codici numerici completamente 3D, per il calcolo della deformazione postsismica.

Sempre nell’ambito di realizzazioni di sistemi di calcolo su cluster, presso la sezione INGV Osservatorio Vesuviano diNapoli è attivo un sistema composto da 32 Nodi biprocessore (CPU Intel Xeon 2.4GHz) ed un totale di 32 GBytes dimemoria RAM. Il cluster è parte integrante del sistema di monitoraggio dei vulcani attivi dell’INGV ed è utilizzato per l’a-nalisi in tempo reale dei segnali Very Long Period generati dall’attività dello Stromboli. Per questo sistema è previsto unopportuno potenziamento, per includere nelle analisi in tempo reale anche la stima dei parametri dinamici delle sorgentisismiche, ottenuta tramite un processo di inversione che minimizza le differenze tra i segnali acquisiti e quelli generatinumericamente. Questa applicazione, oltre al processing in tempo reale dei segnali, richiede anche la disponibilità dilibrerie di funzioni di Green, associate alle strutture vulcaniche 3D ed alla possibili sorgenti elementari che sono alla basedei sistemi dinamici che generano i segnali rilevati. La creazione di queste librerie, ottenute con tecniche alla differenzefinite ed una notevole potenza di calcolo, sarà resa possibile con sistemi paralleli realizzati con cluster in rete.

Presso il Centro INGV di Modellistica Fisica e Pericolosità dei Processi Vulcanici di Pisa e presso la sezione INGVOsservatorio Vesuviano di Napoli vengono sviluppati modelli fisico-matematici, in grado di simulare numericamente l’e-voluzione spaziale e temporale di numerosi processi vulcanici eruttivi e pre-eruttivi. È in fase di beta-testing un modellomultifase 2D/3D di propagazione dei flussi piroclastici, già parallelizzato con librerie MPI, ed applicabile, tra l’altro, allasimulazione di scenari eruttivi da collasso di colonna, già rilevati nella passata attività del Vesuvio. Analoghe realizzazio-ni, ad elevata richiesta di tempo macchina, in corso o già in fase di avvio, riguardano modelli numerici di dispersione delleceneri all’Etna, modelli Lagrangiani di dispersione di clasti e missili durante eruzioni esplosive, modelli termo-fluidodina-mici di camera magmatica, modelli di risalita del magma nel condotto vulcanico, modelli fluido-dinamici di colate di lava,e modelli di circolazione di fluidi in sistemi idrotermali. Per molte di queste applicazioni è previsto l’impiego di sistemi dicalcolo parallelo basati su cluster. Attualmente i codici di simulazione delle colate di lava, sviluppati presso l’OsservatorioVesuviano, utilizzano già tecnologia MPI sperimentata su cluster, mentre è prevista la parallelizazione per altri codicibasati su automi cellulari, sviluppati dai gruppi di Pisa e Napoli. Per le applicazioni che riguardano le colate dell’Etna,presso la Sezione di Catania è prevista la creazione di un sistema che integra modelli e simulazioni su GIS. Sistemi simi-li, che richiedono una potenza elevata di calcolo, dovranno essere sviluppati ed implementati per il monitoraggio delplume vulcanico e la previsione della sua dispersione e deposizione, secondo quanto stabilito dal protocollo ATP-15 del24.7.2003 dell’Ente Nazionale Aviazione Civile (ENAC), che coinvolge l’INGV e prevede sistemi per il monitoraggio del-l’emissione delle ceneri. A tal fine è in fase di realizzazione una procedura per la previsione della dispersione del plumegenerato dall’attività dell’Etna, basata su modelli fisico-matematici e dati meteo, trasmessi in automatico dall’AeronauticaMilitare ogni 6 ore. Un’analoga procedura verrà predisposta presso la sezione INGV Osservatorio Vesuviano, per la pre-visione della dispersione delle ceneri in caso di eruzione dei vulcani napoletani

Quindi nel corso del triennio 2004-2006, presso le sezioni e le sedi INVG dove sono già in corso o sono previsti pro-getti con applicazioni che richiedono un uso di calcolo parallelo esteso, risolvibile con la tecnologia dei cluster di schedePC in connessione su rete ad alta velocità, è previsto il potenziamento e/o nuove realizzazioni di questi sistemi. Sullabase delle attività programmate saranno realizzati un totale di 384 nodi di calcolo biprocessore, di cui 256 faranno partedella INGV-GRID e saranno assegnati per la simulazione numerica ed il calcolo scientifico (Roma, Napoli, Catania ePisa), e 128 (Napoli e Catania) saranno dedicati al processing in tempo reale per i sistemi di monitoraggio.


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Schema del sistema di supercal-colo che si trova presso la SedeINGV di Bologna, basato su unserver SUN SFV880 (8 CPU) edue super-computer vettorialiNEC-SX6 (nodo A: 8 cpu, per untotale di 64 giga flops con 64 Gb diRam - nodo B: 4 cpu, per un tota-le di 32 giga flops con 32 Gb diRam). Il sistema è completato da5TBytes di spazio disco connessoal nodo A, 3TBytes di spazio discoconnesso al nodo B e un archivioa nastri SUN LTO da 10TBytes. Ilsistema sarà utilizzato per studi divariabilità climatica, previsioni cli-matiche stagionali e per studi dellamodellazione dinamica di sorgen-te sismica, che verranno eseguitinell'ambito di progetti internazio-

nali finanziati da istituzioni italiane (progetto dicollaborazione Italia-USA, Adricosm, W-Bless) edall'Unione Europea (Prism, Ensembles, Scout,Mersea, Claris). Il sistema sarà anche utilizzatoper attività di previsione operativa della circola-zione oceanica del Mar Mediterraneo, eseguitanell'ambito del progetto Europeo MFSTEP.


• Potenziamento del sistema di calcolo vettoriale presso la Sede di Bologna di un fattore 2 per la velocità di calcolo edi un fattore 5 per l’immagazzinamento dati.

• Potenziamento dei cluster del progetto HYDRA della sezione INGV di Roma con 32 nodi biprocessore addizionali ela creazione di 3 cluster dedicati al calcolo scientifico, sviluppati delle sezioni INGV di Napoli e Catania e presso ilCentro di Pisa per la Modellistica Fisica e Pericolosità dei Processi Vulcanici.

• Potenziamento con 32 nodi addizionali del cluster a 32 nodi biprocessore già attivo presso la sezione OsservatorioVesuviano e creazione di uno analogo cluster, da 64 nodi biprocessore, presso la sezione di Catania.

• Realizzazione di un cluster parallelo per la sperimentazione di architetture a 64 bit (tecnologia Itanium o AMD 64)presso la sede di Roma.

• Potenziamento del sistema di archiviazione dell’INGV tramite sistemi a tecnologia NAS.


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Pur rappresentando manifestazioni normali della vita del pianeta, numerosi fenomeni naturali possono avere unimpatto fortemente negativo sulle attività umane. Le ricerche in campo geofisico e vulcanologico hanno da sempre nellamitigazione dei rischi naturali la loro motivazione più ovvia; si può affermare con certezza che almeno due terzi dei ricer-catori dell’INGV svolgono studi che in modo più o meno indiretto puntano alla comprensione dei fenomeni naturali e allamitigazione dei loro effetti. Tuttavia, l’esperienza degli ultimi decenni mostra chiaramente che a questi ricercatori non sichiede più solo una elencazione delle aree a rischio o degli scenari di danno attesi, anche perché i fenomeni naturali dan-nosi spesso operano su scale temporali infinitamente più lunghe di quelle che sono caratteristiche della vita umana; tantolunghe che anche le situazioni di maggior rischio possono quindi risultare irrilevanti per le generazioni dell’epoca in cuiviviamo e per i loro figli e nipoti. A questi ricercatori si chiedono piuttosto valutazioni che aiutino amministratori e decision-makers a valutare con serenità, ma sulla scorta di solide valutazioni scientifiche, il rischio corso dalla popolazione, dalleloro abitazioni e dal complesso delle infrastrutture. Si tratta spesso di valutazioni a carattere probabilistico, che esprimo-no cioè la probabilità che si verifichi un dato fenomeno entro un determinato lasso di tempo coinvolgendo una determi-nata superficie geografica. Se una sottovalutazione del rischio può portare a conseguenza tragiche, una sua sopravva-lutazione comporta sicuramente dei costi e dei disagi per la società nel suo insieme. Ne sono un esempio evidente levalutazioni di pericolosità sismica o vulcanica che, soprattutto in un paese come l’Italia, devono aiutare a far convivere lapopolazione con terremoti e vulcani - seppure con le necessarie precauzioni - piuttosto che limitarsi a terrorizzarla.L’accuratezza delle stime di pericolosità e delle stime di rischio che ne conseguono, tuttavia, si basa in larga misura sullasempre migliore comprensione dei fenomeni potenzialmente dannosi, sulle loro cause, sulla loro dinamica, sulle caratte-ristiche del loro impatto. Questa sezione delle attività dell’ente si configura proprio come una vera e propria cinghia di tra-smissione tra la ricerca a carattere fondamentale da un lato e la società civile, con le sue strutture, necessità e debolez-ze dall’altro.


Per la sua stessa natura, certamente cruciale per lo sviluppo sociale ed economico di un paese particolarmente atti-vo da un punto di vista geodinamico come l’Italia, questo settore gode di un’ottima continuità di iniziative e finanziamen-ti. Questa caratteristica si è ulteriormente rafforzata nel 2001 grazie al trasferimento dal CNR all’INGV del GruppoNazionale di Vulcanologia e del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti. Creati entrambi nel 1983, questi program-mi poggiavano le basi sulla fortunata esperienza del Progetto Finalizzato Geodinamica realizzato tra la fine degli anni ’70e i primi anni ’80. Dai primi anni ’90 i due Gruppi sono diventati organi della Protezione Civile, operando in questa confi-gurazione fino al 1999. Con il Decreto 381 del 29 settembre 1999 i due Gruppi trasferiti sotto l’egida dell’INGV e al con-tempo profondamente riformati, trasfromandosi da un sistema a finanziamento diffuso di gruppi di ricerca universitari aun più moderno sistema di finanziamento di progetti coordinati di dimensioni medio-ampie. I due Gruppi operano secon-do piani triennali di attività su temi di ricerca concordati con il Dipartimento per la Protezione Civile e finanziati da que-st’ultima attraverso una Convenzione ad hoc. Attualmente GNDT e GNV finanziano rispettivamente 16 e 17 progetti lacui conclusione è prevista per il giugno 2004. Per il triennio 2004-2006 è prevista una riproposizione dello stesso mecca-nismo di funzionamento, anche se sono allo studio modifiche ed estensioni per venire incontro, ad esempio, alle partico-lari esigenze poste dalla gestione delle frequenti emergenze sismiche e vulcaniche a cui i due Gruppi sono chiamati apartecipare.

Per quanto riguarda i rischi ambientali, un tema che dal 2001 si è affiancato alle più tradizionali attività INGV in camposismologico e vulcanologico, si deve rilevare una buona continuità di finanziamento da parte sia di organismi nazionali,primo fra tutti il Ministero dell’Ambiente, sia da parte della Commissione Europea, in riconoscimento del carattere emi-nentemente sovranazionale dei rischi associati con cambiamenti climatici o con attività marittime.

Obiettivo Generale 4: Comprendere e Affrontare i Rischi Naturali

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4.1. Pericolosità e Rischio Sismico

Uno dei contributi scientifici più importanti che i sismologi possono fornire alla società civile riguarda la quantificazio-ne della pericolosità sismica. Una errata valutazione di questo parametro, per eccesso o per difetto, può avere implica-zioni economiche e sociali di enorme rilevanza. È chiaro che alcuni degli obiettivi dell’INGV nel prossimo triennio, in temadi valutazione e mitigazione del rischio sismico, saranno lo sviluppo dei sistemi osservativi, delle tecnologie e delle ban-che dati sismologici, che rappresentano gli strumenti e gli ingredienti necessari alla valutazione della pericolosità sismi-ca. Soprattutto, obiettivo di primaria importanza per l’Ente saranno le attività di integrazione dei singoli contributi allaquantificazione della pericolosità, che permetteranno di ottenere prodotti di elevato contenuto scientifico e di effettiva uti-lità per il Paese. I singoli ingredienti, o contributi, dovranno essere inseriti in un sistema dinamico che terrà conto in tempoquasi reale delle innovazioni scientifiche e tecnologiche che saranno via via ottenute, per consentire il continuo aggior-namento delle valutazioni di pericolosità a scala nazionale e mediterranea.

Contributi informativi e nuove metodologie

Nell’area del Mediterraneo, e soprattutto nella regione italiana, saranno necessari studi dettagliati affinché le variecomponenti necessarie alla valutazione della pericolosità raggiungano uno standard accettabile. Saranno inoltre distintedue linee di sviluppo: la prima, volta alla produzione ed all’aggiornamento di una mappa nazionale di riferimento che avràuso istituzionale, dovrà avvalersi di risultati e metodi già largamente condivisi dalla comunità scientifica. La seconda, dedi-cata alle ricerche di base nei singoli settori di interesse (vedi i paragrafi successivi), fornirà risultati utili al perfezionamen-to della mappa ad uso istituzionale, una volta che i risultati conseguiti saranno consolidati ed accettati dalla comunitàscientifica.

Questo settore della ricerca sismologica è caratterizzato da una forte interdisciplinarietà, investendo competenze ditipo geologico, fisico-matematico e ingegneristico. Gli obiettivi di queste ricerche sono molteplici. Innanzitutto, è neces-saria una migliore conoscenza della sismicità delle aree di interesse, sia in termini di precisione della localizzazione deglieventi, sia per quanto riguarda l’acquisizione di informazioni sugli eventi passati (in questo il contributo degli storici èdeterminante nel ricostruire gli scenari dei terremoti del passato) e recenti e attraverso indagini di tipo geologico che evi-denziano la presenza di faglie potenzialmente capaci di generare forti terremoti. Oltre alla distribuzione spaziale deglieventi, deve essere definita la loro distribuzione temporale, in particolare la frequenza di ricorrenza degli eventi per diver-si livelli di magnitudo, elemento determinante nel caratterizzare la propensione sismica regionale.

Dalle conoscenze sulladistribuzione spazio-tempo-rale dei terremoti e sui pro-cessi di deformazione inatto nella crosta, la ricercasismologica si sposta suimeccanismi di rilascio ener-getico della sorgente sismi-ca e sulla propagazionedelle onde elastiche nell’in-terno della Terra. È il settorein cui la modellistica, siateorica sia numerica, con-sente di porre dei vincolimolto stretti sui parametriche descrivono le leggi


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Piano di sviluppo del Databaseof Italy’s Seismogenic Sources(DISS), che con l’uscita dellaversione 3.0 prevede un cospi-cuo aumento delle sorgentisismogenetiche censite. Lasorgenti già censite nella ver-sione 2.0 sono indicate con ret-tangoli grigi. Le sorgenti delgruppo A (blu) rappresentanorevisioni di sorgenti già censite;quelle del gruppo B (verde)vengono stabilite prevalente-mente sulla base di dati stru-mentali; quelle del gruppo C(rosso) sono associate a terre-moti storici maggiori. Infine, ilgruppo D (viola) contiene “zonesismogenetiche” in cui sono incorso approfondimenti mirati aidentificare sorgenti individuali.

scala del moto del suolo durante i terremoti e le complesse proprietà di attenuazione delle onde sismiche osservate attra-verso le reti strumentali. La propagazione regionale è controllata dalla struttura (soprattutto dalle variazioni verticali) dellacrosta terrestre: in questo campo, l’acquisizione di forme d’onda di segnali sismici a distanze regionali comporta un con-tinuo ed importante avanzamento della conoscenza sempre più dettagliata delle irregolarità strutturali.

La causa dei terremoti è l’accumulo di tensioni (stress) nelle rocce della crosta. Importanti osservabili indiretti dell’at-tuale stato di sforzo crostale sono le misurazioni continue delle deformazioni crostali geodetiche, le valutazioni di compa-tibilità delle possibili configurazioni del campo di stress con tutti i meccanismi di rottura associati ai terremoti della regio-ne, l’ellitticità delle sezioni dei pozzi profondi (breakout). I forti terremoti creano, inoltre, importanti perturbazioni del campodi stress regionale, sia in termini di trasferimento di stress di Coulomb (dell’ordine di alcuni decimi di MPa), sia in termini

di variazioni della pressione dei fluidi interstiziali, e quindi dello stress normale. In alcuni casi, le variazioni di pressionelegate agli episodi di trasferimento di fluidi indotti dai forti terremoti possono essere di decine o centinaia di MPa. Lemodellazioni numeriche del trasferimento di stress di Coulomb e del flusso dei fluidi interstiziali, insieme allo studio degliaftershocks di un forte terremoto, sono gli strumenti più importanti di cui disponiamo per lo studio dei fenomeni appenadescritti. Importanti gruppi di ricerca dell’INGV sono già fortemente impegnati nelle attività citate, e lo saranno ancora dipiù nel prossimo triennio. È da sottolineare il fatto che i risultati degli studi in questi ambiti della ricerca sismologica e geo-fisica potranno avere importanti ricadute nelle stime dipendenti dal tempo della pericolosità sismica.

Il prodotto finale che sintetizza il risultato di tutti questi settori della ricerca sismologica è la mappa della pericolositàsismica, definita come la probabilità di eccedenza di una soglia di scuotimento fissata, in un periodo di tempo assegna-to. La soglia di scuotimento viene descritta scegliendo uno o più parametri che possano effettivamente rappresentare ilmoto del suolo indotto da un evento sismico (ad esempio, intensità, valori di picco di accelerazione, velocità o sposta-mento, accelerazione spettrale in funzione della frequenza, etc.), mentre il periodo di tempo fissato è generalmente di 50anni. Una volta quantificata, la pericolosità viene descritta utilizzando mappe di scuotimento (eccedenza in 50 anni), al2%, al 5%, ovvero al 10%. Le strutture “critiche” (centrali elettriche, ponti, dighe, ospedali, grandi centri industriali, sedigovernative, etc.) andranno poste a confronto con valutazioni di pericolosità massime (ad esempio, 2% in 50 anni), men-tre le strutture abitative, delle quali va evitato il collasso ma per le quali possono essere definiti livelli di danneggiamentoaccettabili, andranno pianificate sulla base delle valutazioni di pericolosità fatte a probabilità più elevata (10% in 50 anni),e quindi a livelli di pericolosità inferiori. Per siti particolarmente delicati, ad esempio i luoghi per lo stoccaggio delle sco-rie radioattive, le valutazioni di pericolosità sismica devono considerare tempi di ritorno estremamente lunghi, ed è oppor-tuno utilizzare tecniche non standard.

Stime di Pericolosità per la riduzione del Rischio Sismico

In uno specifico sito, la pericolosità sismica è determinata dai contributi dei singoli eventi di magnitudo superiore aduna soglia a partire dalla quale sia probabile un qualche danneggiamento (generalmente M~4.5) nelle zone limitrofe alsito stesso. Essendo una valutazione probabilistica, è necessario che, relativamente al territorio sul quale la pericolositàviene studiata, sia nota la distribuzione spazio-temporale della probabilità di occorrenza degli eventi sismici stessi, in fun-zione della magnitudo. La pericolosità sismica, inoltre, viene fornita in termini di scuotimento del terreno, ed è quindi


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Il recente terremoto del 6 Settembre2002 (magnitudo 5.6) ha provocato unelevato risentimento in alcune zone dellacittà di Palermo (intensità del V-VI gradodella scala MCS). La registrazione dinumerose repliche all'interno della cittàha consentito di raccogliere nuovi datisulla risposta sismica locale delle diver-se formazioni geologiche affioranti, chedalle forme d'onda registrate appareessere estremamente variabile nellacittà entro distanze dell'ordine del centi-naio di metri. Questi nuovi elementi con-fermano precedenti stime ottenute da unpool di sismologi e storici che, sulla basedi un dettagliato esame degli effetti di

forti terremoti storici, avevano giàe v i d e n z i a t osistematici effet-

ti di amplificazione in corrispon-denza degli antichi alvei del Papireto edel Kemonia, due torrenti che attraver-savano Palermo fino al XVIII secolo eche sono stati poi interrati per consenti-re l'espansione della città moderna. Lascala dei colori indica le zone dove vi èuna maggiore concentrazione di effetticon sovrapposte le tracce dei sismo-grammi registrati.

necessario conoscere nel dettagliole caratteristiche di eccitazione edattenuazione del moto del suolo.Queste ultime sono soggette a fortivariazioni regionali, le quali devonoessere conosciute quanto megliopossibile per evitare sottostime osovrastime della pericolosità. Unasottostima della probabilità di ecce-denza del moto del suolo in unospecifico sito spingerebbe gli inge-gneri ad utilizzare codici di costru-zione insufficienti, mentre unasovrastima della pericolosità provo-cherebbe, attraverso l’imposizionedi norme di costruzione troppo rigo-rose, un inutile dispendio di risorse.

Come già accennato l’approc-cio interdisciplinare richiede la par-tecipazione di studiosi aventi com-petenze diverse: storici, statistici,geologi, sismologi, ingegneri. Leinformazioni storiche riguarderan-no lo studio dei terremoti del pas-

sato, affinché la compilazione del catalogo degli eventi sismici sia comprensiva di quei terremoti che non sono compresinei cataloghi strumentali moderni, e dei quali si dispone di informazioni insufficienti per una corretta catalogazione. Oltrealla attività di compilazione del catalogo parametrico, il contributo dell’approccio storico sarà utilizzato nella definizionedella completezza del catalogo stesso; la definizione di questo approccio è già stata avviata e sarà utilizzata in modo com-plementare a quello statistico sinora utilizzato in questo ambito. Lo studio statistico del catalogo sismico dovrà poi forni-re lo strumento (la distribuzione di probabilità degli eventi sismici) per la quantificazione della probabilità di eccedenza diuna determinata magnitudo.

È importante sottolineare l’importanza della caratterizzazione delle sorgenti sismogenetiche quale strumento per ladescrizione della sismicità, in termini di distribuzione spaziale ma anche rispetto alla variabile temporale, nelle valutazio-ni di pericolosità. Oltre ai terremoti avvenuti in epoca storica, si dovranno quindi ottenere informazioni circa gli eventiimportanti che si sono verificati in epoche precedenti. In questa ricerca sono i geologi, attraverso lo studio della paleosi-smologia e della geomorfologia, a fornire informazioni circa il comportamento delle faglie e dei sistemi di faglie nel corsodi molti cicli sismici che cadono fuori dal record storico. A questo scopo sono molto utilizzati i modelli di segmentazionee ricorrenza, anche se ancora in forte evoluzione. Una delle informazioni più importanti che può essere fornita dagli studigeologici è l’entità della dislocazione per unità di tempo (slip-rate) sulle faglie ove si concentrano gli eventi più importan-ti. Tale quantità, insieme alle misure di deformazione crostale ottenute da studi geodetici (analisi di dati GPS, principal-mente, ma anche di Very Long Baseline Interferometry - VLBI), permette di vincolare il rateo di occorrenza dei grandieventi sismici che interessano la regione in esame.

Altri importanti contributi geologici alla determinazione della pericolosità sismica del territorio possono essere quellirelativi alla suddivisione della regione in studio in zone sismogenetiche in cui la probabilità di occorrenza di un eventosismico si possa considerare uniforme. Nonostante l’estrema semplificazione di questo concetto rispetto alla complessi-tà delle interazioni che avvengono nei sistemi di faglia che caratterizzano le nostre regioni, esso può parzialmente sinte-tizzare le peculiarità della distribuzione spazio-temporale della sismicità. In una più moderna accezione, le zone sismo-genetiche sono caratterizzate, oltre che da una magnitudo massima, anche da una profondità tipica alla quale avviene lagran parte della radiazione di energia elastica responsabile del moto del suolo indotto da un terremoto. È comunqueauspicabile che, nel prossimo futuro, altri metodi siano messi a punto ed utilizzati nelle valutazioni di hazard per descri-vere le proprietà della sismicità sul territorio.

Recentemente, sono stati formalizzati modelli statistici della sismicità che tentano di integrare tutti i dati a disposizio-ne, sia da catalogo che geologici, fornendo un modello unico multivariato della distribuzione spazio-temporale dei fortiterremoti. Tale modello può essere utilizzato per valutare: i) l’importanza dei parametri geologici nel caratterizzare la distri-buzione spazio-temporale degli eventi; ii) il tipo di distribuzione temporale di questi ultimi; iii) se i dati si accordano mag-


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Le mappe in alto descrivono i risultati diuna simulazione numerica (scenario),in termini dei valori di picco del moto delsuolo attesi nel centro della città diRoma (PGV). Ogni mappa corrispondead una componente del moto del suolo(E-W, N-S, V, da sinistra a destra). Lamodellazione si riferisce ad un ipoteticoterremoto che avvenga nei Colli Albani(circa 25 km a sud-est di Roma) conmagnitudo 5.3. Le serie temporalimostrate in basso sono relative aisismogrammi sintetici calcolati sul profi-lo indicato in una delle tre mappe.

giormente con modelli di sismicitàpoissoniana, a cluster, o a lacunesismiche (gap), che permettano dicostruire una mappa di probabilitàper i prossimi eventi sismici sul ter-ritorio italiano.

Infine, la crescente mole diosservazioni sul risentimento e didati strumentali registrati in areeurbane in occasione di forti terre-moti nelle ultime decadi ha messoin evidenza il verificarsi di fortivariazioni dello scuotimento entrodistanze molto brevi (dell’ordinedel centinaio di metri). Questi effet-ti sono causati dalle eterogeneitàdel sottosuolo, che in prossimitàdella superficie è spesso caratte-rizzato da irregolarità topograficheo dalla presenza di terreni conbasse velocità di propagazionedelle onde sismiche, capaci diintrappolare l’energia sismica inzone ristrette amplificando l’am-

piezza e la durata del moto del suolo. Nella pratica, l’amplificazione locale dello scuotimento causa forti concentrazioni di danni entro zone specifiche, con

pesanti implicazioni in termini di perdite economiche e di vite umane. Si è riscontrato che, soprattutto per terremoti dimagnitudo moderate (quali sono gli eventi sismici che si verificano più frequentemente in Italia), i danni più severi vengo-no quasi sempre provocati da situazioni particolari di amplificazione locale. È quindi evidente il ruolo determinante chepuò giocare la ricerca in campo sismologico, e i benefici che se ne possono trarre in termini di prevenzione. Poiché i mec-canismi fisici che determinano le amplificazioni dipendono dalla geometria degli strati più superficiali e dai contrasti di rigi-dità, le prospezioni geofisiche su scala locale e l’uso di modelli fisico-matematici sono potentissimi strumenti di indagine.Anche per queste applicazioni, l’acquisizione di segnali sismometrici (anche durante terremoti di bassa intensità) è deter-minante nell’individuare e quantificare l’entità dell’amplificazione locale: è evidente la potenzialità di questo approccio chedefinisce, prima del verificarsi dei forti terremoti, le situazioni potenzialmente favorevoli ad un incremento significativo deldanno.

Una volta che tutti i diversi contributi alla determinazione della pericolosità sismica sono disponibili, i risultati vengo-no forniti in termini di mappe di un particolare parametro (es. picco di accelerazione del terreno, PGA), che si aspettavenga superato nei prossimi 50 anni con un fissato valore di probabilità (es. 10%). Queste mappe possono essere otte-nute sia con tecniche tradizionali, basate sulla definizione di zone sismogenetiche omogenee, sia con tecniche innovati-ve che utilizzano la effettiva distribuzione spaziale della sismicità e delle sorgenti sismogenetiche.

Altri importanti contributi alla pericolosità sismica vengono dalla produzione di scenari di scuotimento per situazioni diparticolare interesse. Gli scenari di scuotimento possono essere prodotti seguendo due approcci: quello deterministico equello prabilistico. L’approccio deterministico si basa sul risultato della modellazione della eccitazione e della propagazio-ne delle onde sismiche dalla superficie di faglia alla regione in studio, per mezzo di tecniche di calcolo alle differenze fini-te, agli elementi finiti, ovvero tecniche ibride di vario tipo. La modellazione della propagazione delle onde in mezzi tridi-mensionali lateralmente eterogenei ricorre a metodi numerici estremamente dispendiosi in termini di tempo di calcolo, esi avvale dell’utilizzo di macchine di calcolo ad architettura parallela, come i supercalcolatori o i cluster di macchine dedi-cate al calcolo parallelo. Tra gli obiettivi dell’INGV per il prossimo triennio sono: la produzione di scenari di oggettivo inte-resse, lo sviluppo e l’implementazione delle tecniche numeriche e di parallelizzazione dei codici, e lo sviluppo delle stes-se macchine per il supercalcolo.

Da quanto detto finora si evince che le valutazioni di pericolosità dovranno avere un forte impatto sulla pianificazionefutura del territorio nazionale e sulla definizione delle priorità di intervento per il retrofit delle strutture critiche già esisten-ti e dell’edilizia abitativa. Oltre alle attività citate, è chiaro come sia auspicabile che altri importanti utenti finali delle mappedi pericolosità siano le compagnie assicurative, affinché la quantificazione del rischio cui si espongono venga corretta-mente effettuata. La definizione di rischio sismico passa attraverso l’integrazione delle informazioni sulla pericolosità


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Un esempio di mappa di accelerazionedi picco con il 10% di probabilità disuperamento in 50 anni, utilizzabilecome supporto all'aggiornamento dellanormativa sismica. La mappa è stataottenuta utilizzando un approccio con-solidato a livello internazionale, e leversioni piu' aggiornate di tutti gli ele-menti di input (forma e distribuzionedelle zone sismogenetiche, catalogodei terremoti, leggi di attenuazione, pro-fondità caratteristica dei terremoti).

sismica con quelle sulla vulnerabilità del territorio e dei manufatti che su di esso sono presenti, e da quelle sulla quanti-ficazione del valore esposto a pericolosità e vulnerabilità. È chiaro che la definizione del rischio coinvolge competenzenon direttamente presenti nell’ente, anche se negli ultimi mesi sono state iniziate delle attività di ricerca di concerto congruppi di ingegneri, in vista di un sempre maggiore inserimento dell’INGV nelle tematiche ingegneristiche in numerosi pro-getti di ricerca.


• Mappe di pericolosità a scala nazionale con metodi tradizionali e innovativi, come previsto dalle normative vigenti.• Elaborazione di scenari di scuotimento per importanti centri urbani o aree di interesse strategico.• Sviluppo delle ricerche sulle amplificazioni locali del moto del suolo e sistematizzazione delle conoscenze per il terri-

torio nazionale.


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4.2. Pericolosità e Rischio Vulcanico

La stima della pericolosità e del rischio vulcanico è una tematica scientifica con un enorme impatto nell’ambito socia-le, economico e politico. Ciò è particolarmente vero per l’Italia, uno dei paesi più esposti al mondo a questo tipo di rischio.Malgrado questo dato di fatto, soltanto da pochi anni la comunità scientifica nazionale e le autorità di Protezione Civilehanno iniziato a predisporre piani di emergenza per alcune aree particolarmente a rischio, prima tra tutte l’Area Vesuvianache è stata dotata, dal 1995, di un Piano Nazionale d’Emergenza. In questo caso, come per altri vulcani italiani, lo sce-nario che sta alla base del piano di emergenza si basa su un singolo scenario atteso nel breve-medio termine. Per que-sta ragione, malgrado gli indiscussi meriti scientifici e pratici di questo approccio, tale metodologia non è in grado di tenerconto di tutti i possibili scenari eruttivi, né di stimare quantitativamente le rispettive probabilità di accadimento.Formalmente, gli studi di pericolosità vulcanica hanno lo scopo di fornire una stima di probabilità ad ogni possibile even-to vulcanico. La necessità di quantificare la pericolosità con un valore di probabilità, oltre a descrivere in modo appropria-to il comportamento di sistemi complessi governati da un elevato numero di gradi di libertà, permette anche di confron-tare la pericolosità vulcanica con altri possibili hazard, ad esempio di tipo industriale, sismico, da alluvione, aumentandola rilevanza pratica degli studi.

In generale, il processo di stima della pericolosità vulcanica può essere suddivisa in due passi distinti: inizialmenteoccorre definire un frame formale, o modello probabilistico, all’interno del quale sia possibile calcolare la probabilità diogni possibile evento, come ad esempio, la probabilità che un flusso piroclastico (o un altro prodotto eruttivo) raggiungauna determinata area intorno al vulcano. Il secondo passo consiste nel fornire gli input scientifici a questo modello, cioèconvogliare le informazioni disponibili (teorie, modelli, dati storici, geologici in senso lato, di laboratorio e del monitorag-gio) nel modello probabilistico. Un possibile esempio di modello probabilistico è dato dallo schema denominato EventTree (ET), utilizzato finora solo nella stima della pericolosità relativa ad altri tipi di rischio. Il principale vantaggio di que-sta strategia consiste nella sua semplicità e nel fornire una stima quantitativa della pericolosità e del rischio vulcanico. Lastruttura dell’albero dipende ovviamente dal vulcano considerato e dal tipo di attività eruttiva caratteristica. Ci si aspetta,infatti, che l’ET per l’Etna e il Vesuvio abbia una struttura diversa poiché deve tenere conto della diversa attività eruttiva(principalmente effusiva per l’Etna, esplosiva per il Vesuvio), e di una differente localizzazione geografica e antropizza-zione dell’area circostante. Le probabilità ad ogni nodo, invece, devono essere stimate dagli input scientifici che coinvol-gono le più svariate competenze vulcanologiche, dalla descrizione delle fenomenologie pre-eruttive, allo studio dei pro-cessi di messa in posto dei diversi prodotti eruttivi. In generale, qualsiasi tipo di studio effettuato può essere inquadratoin uno di questi ambiti (spesso interagenti fra loro) che verranno descritti brevemente nel seguito:

• analisi del record eruttivo del vulcano e di vulcani con un comportamento analogo;• raccolta, studio ed intepretazione dei dati del monitoraggio in aree vulcaniche;• studi teorici e modellistica dei processi.

È infine da sottolineare che, anche se utilizzata proficuamente in altri ambiti scientifici, questa visione della stima dellapericolosità rappresenta una novità nel campo della vulcanologia a livello mondiale. A tale proposito, è da rimarcare chesono in corso d’opera due progetti europei (e-Ruption ed Exploris), in cui sono coinvolti direttamente molti ricercatori del-l’ente, che cercano di realizzare i primi passi in questa direzione e che nel prossimo triennio forniranno i primi scenari pro-babilistici di alcuni vulcani italiani.

Analisi del “record eruttivo” dei vulcani italiani

La raccolta e studio dei dati dell’attività passata dei vulcani, principalmente sul territorio italiano, è uno dei campi sucui i ricercatori dell’ente sono maggiormente impegnati e che avrà un ulteriore sviluppo nel prossimo triennio. Nell’ambitostorico, ci sono gruppi di ricercatori impegnati nella ricerca dei fenomeni precursori relativi alle aree vulcaniche napoleta-ne, con particolare attenzione alla sismicità e alle deformazioni del suolo che hanno preceduto le eruzioni Vesuviane eFlegree. Altri studi storici nella stessa area possono fornire interessanti input per il calcolo della vulnerabilità, poichéaffrontano gli effetti di alcune eruzioni Vesuviane su strutture edilizie e le cause di mortalità della popolazione colpita dal-l’evento eruttivo.

Per quanto riguarda i dati più prettamente geologici, saranno ulteriormente sviluppati gli studi sulle distribuzioni spa-ziali dei vari prodotti eruttivi, flussi piroclastici, tephra e colate di lava, soprattutto per il Vesuvio, i Campi Flegrei, l’Etna elo Stromboli. Lo studio accurato della storia eruttiva dei vulcani, attraverso la ricostruzione e l’analisi dei depositi vulcani-ci, soprattutto in termini di tipologia, area di dispersione e volume, permette di definire: a) il comportamento medio di unvulcano e delle fenomenologie eruttive; b) la variabilità dei processi eruttivi; c) i numerosi aspetti della dinamica eruttivadi eruzioni passate particolarmente utili per la verifica dei modelli fisico-matematici.

In particolare, ricerche stratigrafiche finalizzate al completamento del record eruttivo del Vesuvio, ed in particolare allostudio delle eruzioni esplosive di intensità medio-bassa, sono previste nell’ambito di progetti nazionali ed europei. Talistudi permetteranno di definire la variabilità dei principali parametri fisici che hanno caratterizzato l’attività piroclastica delVesuvio e di associare diversi possibili scenari eruttivi ai diversi stili individuati.

Per i Campi Fegrei e l’Etna sono previsti ulteriori studi tettonico/geologici per definire la probabilità spaziale di aper-ture di bocche eruttive. Considerando l’elevata urbanizzazione delle pendici dell’Etna e soprattutto nella zona Flegrea, èfacile intuire l’estrema rilevanza in termini di rischio vulcanico di questo tipo di studi. Per l’Etna è anche prevista la realiz-zazione di mappe tematiche georeferenziate dei prodotti e delle strutture dei singoli eventi eruttivi, confluenti in un’unicabanca dati di tipo relazionale.

Per quanto riguarda lo Stromboli, la recente crisi ha permesso di focalizzare l’attenzione sull’elevata pericolosità di


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questa isola. Da questo punto di vistasaranno particolarmente approfonditigli studi petrografici e stratigrafici sulleesplosioni maggiori (analoghe a quelladel 5 Aprile 2003), sul sistema di ali-mentazione durante la normale attivitàStromboliana, nonché gli studi batime-trici sui versanti sommersi del vulcanonel tentativo di ricostruire i volumi difrana che hanno portato alla formazio-ne di tsunami nelle varie epoche di atti-vità.

Un altro tipo di studi geologiciriguarda un’innovativa linea di indaginenell’ambito del laboratorio di paleoma-gnetismo dell’INGV, focalizzata sullostudio paleomagnetico dei prodottiemessi dai vulcani attivi. In particolare,è in corso uno studio che riguarda unprimo esperimento di applicazionedella metodologia a Stromboli.Attraverso lo studio paleomagneticosistematico degli spatter vulcanici affio-ranti a Stromboli, si è potuto ricostruireuna probabile storia eruttiva per lemanifestazioni parossistiche degli ulti-mi secoli. Ci si propone di applicarequesto tipo di studi anche ad altri vulca-ni nell’area italiana e mediterranea inmodo da migliorare la cronologia degli

eventi parossistici, che è uno degli ingredienti di base per stabilire la probabilità di un evento eruttivo.

Raccolta, studio ed intepretazione dei dati del monitoraggio in aree vulcaniche

I dati raccolti dal monitoraggio hanno un’importanza fondamentale nello studio delle dinamiche pre-erut-tive, ma sfortunatamente molti segnali registrati sono ancora difficilmente interpretabili. In alcuni casi, adesempio, come il Vesuvio e i Campi Flegrei si è in presenza di vulcani estremamente ben monitorati, ma poi-ché non esiste nessun dato pre-eruttivo di confronto non è ancora chiaro il quadro fenomenologico che ci sideve aspettare prima di una riattivazione di questi sistemi. Nonostante questa lacuna di conoscenza, i datidel monitoraggio sono fondamentali per la pericolosità in quanto aiutano a definire l’attività di backgrounddi un vulcano in un particolare stato. Ogni supposta anomalia, infatti, deve essere riconosciuta come unasignificativa variazione rispetto a tale stato di background.

Per quanto riguarda più propriamente lo studio dei precursori, ricercatori dell’ente sono coinvolti in studiorientati all’identificazione e validazione di possibili precursori sismici, geochimici, geodetici e di potenzialidi vario tipo, in vulcani che hanno mostrato in epoche recenti un’attività eruttiva, come l’Etna e lo Stromboli.Un altro filone di ricerca presente e futuro è orientato allo studio dei fenomeni precursori relativi alle gran-di eruzioni esplosive. A tale scopo sono previste analisi multivariate dei fenomeni pre-eruttivi osservati inaltri vulcani esplosivi, come ad esempio al Mt St. Helens, al Pinatubo e al Montserrat. La speranza è quel-la di identificare una parte di comportamento comune che possa essere estrapolato anche ad altri vulcani.

La seconda iniziativa consiste nella recente creazione di una task force di intervento il cui scopo è quel-lo di fornire un contributo scientifico, tecnico e logistico durante eruzioni in territorio non italiano. Si è infat-ti ritenuto che una partecipazione significativa e coordinata a seguito di questo tipo di eventi possa incre-mentare enormemente l’esperienza dei ricercatori coinvolti nell’interpretare correttamente i segnali prove-nienti da vulcani durante una fase di unrest, quindi nel prevedere quali siano gli scenari futuri più probabi-li, e nel gestire la crisi dal punto di vista scientifico. È ovvio che una tale competenza acquisita sarebbe dienorme aiuto nella gestione di future crisi vulcaniche in Italia, soprattutto in alcune aree dove le nostreesperienze pre-eruttive sono pressoché nulle.


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Immagine satellitare del plume vulcanicoprodotto durante l’eruzione dell’Etna nelnovembre 2002. L’immagine mostra come ilcampo dei venti del giorno in cui è statascattata l’immagine favorisca la dispersionedelle ceneri in direzione sud, coinvolgendodirettamente la città di Catania e l’aeroportodi Fontana Rossa (Immagine NOAA).

Studi teorici e modellistica dei processi

Per quanto riguarda gli studi teorici e la modellistica, una descrizione dettagliata è riportata in un’altra sezione di que-sto Piano Triennale. Qui verranno ricordati solo alcuni studi che si intende perseguire nel triennio di particolare rilevanzaper la pericolosità. Per quanto riguarda i processi pre-eruttivi, importanti informazioni provengono dagli studi di tomogra-fia e tomografia scattering in grado di fornire utili indicazioni sulle zone in forte fratturazione o caratterizzate dalla presen-za di magma. Parallelamente la soluzione numerica dell’equazione di propagazione delle onde sismiche in mezzi etero-genei ed anisotropi permetterà una migliore interpretazione dei terremoti vulcanici e dei fenomeni precursori dei terremo-ti e delle eruzioni. Sempre per i processi pre-eruttivi, è previsto uno sviluppo delle ricerche relative alle interazioni tra gran-di eventi tettonici e le eruzioni. In termini fisici, ogni terremoto di certe dimensioni sembra capace di perturbare significa-tivamente (a tempi diversi) lo stato di stress in aree vulcaniche distanti anche centinaia di chilometri, favorendo una ripre-sa o un incremento dell’attività vulcanica. In questo modello concettuale, la grandezza della variazione di stress dovreb-be avere un certo legame con la variazione di probabilità dell’evento vulcanico. Infine, molti ricercatori dell’ente stannoportando avanti promettenti ricerche di modellistica nell’ambito dello studio integrato di deformazioni, geochimica, gravi-metria e magnetismo i cui risultati potrebbero in futuro fornire indicazioni fondamentali per la stima della pericolosità vul-canica e per interpretare correttamente i dati raccolti col monitoraggio (vedi punto precedente).

Per quanto riguarda i processi eruttivi, i modelli teorici permettono di descrivere, su basi il più possibile oggettive, l’e-voluzione spaziale e temporale di un determinato fenomeno vulcanico. La potenzialità dell’approccio risiede essenzial-mente nella capacità dei modelli di fornire stime quantitative delle aree investite, dei tempi in gioco, nonché delle solleci-tazioni esercitate dal processo sull’ambiente circostante (ad esempio il carico eserciatto dalle ceneri di ricaduta sui tettidelle abitazioni o la pressione dinamica esercitata da un flusso piroclastico su un edificio). Anche nel campo della simu-lazione dei processi eruttivi, è previsto nel prossimo triennio un sostanziale sviluppo delle capacità previsionali dei model-li con ovvio miglioramento delle stime di pericolosità. In particolare, per quanto riguarda i processi di dispersione pirocla-stica prodotti dalle eruzioni esplosive (fallout e correnti di densità), sarà possibile migrare da una rappresentazione 2Ddel processo ad una rappresentazione completamente 3D e transiente. Questo progresso, già avviato nell’ambito del pro-getto Exploris, sarà essenzialmente reso possibile dall’implementazione di tecniche di parallelizzazione e dall’uso di stru-menti di calcolo ad alte prestazioni. Tramite questi nuovi strumenti sarà possibile migliorare, in funzione degli scenari ipo-tizzati, la definizione delle aree invadibili da flussi piroclastici nonché la stima delle aree interessate dai prodotti di ricadu-ta (per esempio al Vesuvio, ai Campi Flegrei, all’Etna, e ad altri vulcani esteri ad alto rischio). Un particolare sforzo verràfatto inoltre fatto dall’Istituto per mitigare gli effetti della dispersione delle ceneri Etnee sulla città di Catania, ed in parti-colare sulle vicine strutture aeroportuali, tramite lo sviluppo di modelli previsionali e protocolli operativi.

Per quanto riguarda la simulazione dicolate laviche nuovi modelli fisici di evo-luzione del campo lavico sono attualmen-te in fase di sviluppo e verranno ottimiz-zati e resi operativi durante il prossimotriennio. Tali modelli, basandosi su tecni-che diverse quali la simulazioneMontecarlo, gli automi cellulari, l’appros-simazione shallow-water, permetterannodi descrivere la dinamica della colata condiversi gradi di accuratezza e quindi diavere informazioni tra loro complementa-ri. Alcuni di questi modelli sono statirecentemente applicati con successodurante l’emergenza delle eruzioni 2001e 2002 dell’Etna nonché nella stima dellapericolosità da invasione lavica al vulca-no Nyiragongo (Repubblica Democraticadel Congo). Ulteriori passi avanti sonoinoltre previsti nella stima della pericolo-sità dell’attività Stromboliana (in partico-lare degli eventi parossistici e del distac-co di frane dal versante con conseguentitsunami) tramite lo sviluppo di più com-pleti modelli fisici della dinamica di risali-


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Simulazione numerica dell’evoluzione tempo-rale e spaziale di un flusso piroclastico prodot-to dal collasso della colonna eruttiva delVesuvio. Il tempo indica i secondi trascorsi dal-l’inizio del collasso mentre i colori indicano laconcentrazione totale dei piroclasti nel flusso(il colore rosso indica alte concentrazioni men-tre il colore blu indica l’atmosfera priva di par-ticelle vulcaniche). L’intensità dell’eruzione èconfrontabile con quella dell’ultima eruzionesub-Pliniana del Vesuvio avvenuta nel 1631. Ilprofilo topografico è rappresentativo del ver-sante sud del vulcano.

ta, frammentazione e dispersione del magma. Per quanto possibile, le stime di pericolosità così ottenute saranno integrate con stime di vulnerabilità e con dati sul

valore delle strutture urbane interessate per arrivare ad una vera e propria quantificazione del rischio vulcanico su baseprobabilistica. Infine, alla luce dei risultati ottenuti saranno formulate anche delle opportune azioni di mitigazione delrischio, in termini di una migliore gestione del territorio, di adozione di nuovi criteri costruttivi, e di definizione di più effi-caci piani di prevenzione ed emergenza.

Un altro aspetto modellistico ancora in embrione, ma che riveste una importanza notevole dal punto di vista sia scien-tifico che pratico, riguarda le interazioni tra i prodotti vulcanici eruttati e il clima. È infatti stato dimostrato empiricamenteche grandi eruzioni del passato modificarono il clima, anche a livello globale. Le competenze ora disponibili all’interno del-l’ente sono certamente di alto livello e più che qualificate per tale tipo di studi.


• Definizione quantitativa della probabilità di eruzione (e livelli di allerta) per i principali vulcani attivi italianI.• Definizione di carte di pericolosità di alcuni vulcani attivi italiani per scenari eruttivi a vario livello di probabilità.• Definizione di carte tematiche di rischio per i principali vulcani attivi italiani.• Definizione di azioni mitigatrici del rischio vulcanico per i principali vulcani attivi italiani.


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Esempio di Event Tree, un albero probabilistico di eventi eruttivi in cui ogni livello di ramificazione è rappresentato da un set di possibi-li eventi condizionati (o nodi) di dettaglio sempre crescente. Ogni nodo è caratterizzato dalla probabilità associata a tale evento. P(1) èla probabilità di occorrenza di un unrest (fase di comportamento “anomalo” del vulcano); P(2|1) è la probabilità della presenza di magma,dato un unrest; P(3|2) è la probabilità di un'eruzione, data la presenza di magma; P(4|3) è la probabilità di un particolare VEI (Indice diesplosività Vulcanica), data l'occorrenza di un'eruzione; P(5|4) è la probabilità di occorrenza di un particolare fenomeno, dato il VEI;P(6|5) è la probabilità di coinvolgere un particolare settore del vulcano, dato uno specifico VEI e fenomeno eruttivo; P(7|6) è la probabi-lità di raggiungere una certa distanza, dato uno specifico VEI, fenomeno e settore; P(8|7) è la probabilità di avere una struttura abitati-va e/o presenza di esseri umani, dato uno specifico VEI, fenomeno, settore e distanza; P(9|8) è la probabilità di morte e distruzione, datala presenza di un essere umano o un'abitazione.

4.3. Rischio da Fattori Ambientali

In aggiunta allo studio e alla valutazione dei rischi sismico e vulcanico, negli ultimi anni lo sviluppo delle attività geo-fisiche in campo ambientale ha portato l’INGV a seguire più da vicino anche il complesso campo dei rischi provenienti dafattori ambientali. Fra questi in particolare verranno studiati la riposta del Sistema Terra ai forzanti climatici, i numerosipossibili effetti derivanti da fenomeni anomali che hanno luogo nei mari italiani, ed infine la detezione di inquinanti nel sot-tosuolo.

Cambiamenti Climatici

In questi ultimi anni i problemi legati ai cambiamenti climatici hanno assunto una drammatica attualità. Il clima ha ces-sato di essere una componente immutabile delle attività umane diventando un fattore direttamente influenzabile dall’uo-mo e che a sua volta può avere effetti importanti sulla società. Comprendere, simulare e mitigare gli effetti dei cambia-menti climatici è quindi diventato non già un semplice problema scientifico, ma una questione di enorme importanza eco-nomica e sociale. La possibilità che le caratteristiche fondamentali del clima possano modificarsi su una scala di tempodelle decine di anni introduce elementi di rischio relativamente nuovi e problemi originali derivante dalle lunghe scale ditempo coinvolte e dalla complessità dell’origine del problema che si lega alla struttura profonda del nostro sviluppo eco-nomico.

Nello scorso decennio sono stati anche avviati complessi negoziati internazionali per arrivare ad un accordo che impe-gni tutti i paesi ad attuare politiche tese a ridurre l’impatto umano sul clima, principalmente attraverso lo strumento delcontrollo delle emissioni. Lo sviluppo continuo di modelli numerici per la simulazione del sistema clima della Terra è unacomponente essenziale dello sviluppo di una Scienza del Clima competitiva e in grado di svolgere un ruolo da protago-nista sulla scena internazionale. Modelli di questo tipo possono essere usati per riprodurre i climi del passato, verifican-do la consistenza delle nostre conoscenze dei forzanti del sistema clima e possono essere usati in modo predittivo percalcolare la risposta del sistema Terra ai forzanti climatici futuri. Tali modelli sono ormai lo strumento principe per l’avan-zamento delle nostre conoscenze scientifiche. Sono anche l’unico strumento per la valutazione ambientale (environmen-tal assessment) dei cambiamenti climatici, per sintetizzare i risultati e le scoperte delle Scienze della Terra e per fornireinformazioni fondamentali ai decisori impegnati nelle trattative internazionali.

Numerosi settori economici sono molto dipendenti dalle previsioni climatiche: tra i più importanti possiamo citare i tra-sporti, l’agricoltura (risorse idriche disponibili, riforestazione, etc.), il settore energetico, la gestione delle acque, il turismo,il sistema difesa. Tutte queste attività potrebbero beneficiare dalla realizzazione di una più accurata previsione a

medio/lungo termine dellevariazioni climatiche.

L’INGV contribuirà adapprofondire e a valutare irischi connessi con i cam-biamenti climatici attraver-so lo sviluppo di modelli disimulazione climatica glo-bali e regionali e con lo svi-luppo di una rete di studisugli impatti di questi cam-biamenti nei diversi settori.In particolare, l’INGV potràrendere disponibili:

• simulazioni e scenarispecifici dell’area delMediterraneo e suo impat-to immediato nelle princi-pali istituzioni internaziona-li (per esempio IPCC);• data set climatologiciad alta risoluzione sulMediterraneo (accessibiliin rete) per lo studio egestione dell’ambiente


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La previsione della temperatu-ra superficiale del mareAdriatico per l’8-9 Dicembre2003, effettuata tramite il siste-ma messo a punto nel proget-to ADRICOSM. La scala dellatemperatura è in gradi centi-gradi.

mediterraneo;• sistemi previsionali del Mar Mediterraneo (in particolare in relazione con la previsione della variabilità stagionale e

interannuale).

Emergenze in Mare

Il gruppo di ricerca che si occupa di Oceanografia Operativa ha sviluppato un sistema pre-operativo di previsioni dellecorrenti del Mar Mediterraneo. Il gruppo di ricerca coordina i più importanti progetti di oceanografia operativa italiani edeuropei riguardanti il Mar Mediterraneo, da menzionare MFSTEP (Mediterranean Forecasting System TowardEnvironmental Prediction) e ADRICOSM (Adriatic Sea integrated Coastal areas and river basin management system pilotproject)

Alcune delle problematiche più importanti che possono essere affrontate con l’ausilio di reti di monitoraggio e di siste-mi di previsioni marine sono:

• La navigazione e la sicurezza in mare.• L’eutrofizzazione costiera e i cambiamenti negli ecosistemi.• La gestione delle azioni di rimedio in seguito alla dispersione di inquinanti in mare.• La pianificazione dello sfruttamento e la protezione delle risorse ittiche.• La prevenzione dell’erosione costiera.• La desertificazione e aumento degli eventi estremi di pioggia.

La grande variabilità naturale e i cambiamenti indotti dall’uomo sull’ecosistema marino nelle aree del Mediterraneonon potrebbero essere gestite senza un sistema di previsione che permetta la continua valutazione dello stato del siste-ma.

Le attività commerciali che si sviluppano nella zona costiera italiana, il trasporto a mare e i futuri sviluppi delle “auto-strade del mare”, esigono un sistema di sorveglianza continuo dello stato del mare per prevenire disastri, mitigare glieventuali effetti degli stessi e avere una valutazione oggettiva dello stato del mare. L’oceanografia operativa offre il siste-ma di monitoraggio e previsione dello stato del mare simile a quello dell’atmosfera (servizio meteorologico) che è allabase della corretta gestione delle emergenze e delle scelte strategiche gestionali relative al mare.

I disastri dovuti ai versamenti di idrocarburi a mare (tra i quali quelli della Haven nel 1991 e Prestige nel 2002) hannoconsolidato l’idea che l’emergenza possa essere affrontata solo se un sistema continuo di monitoraggio e previsione delmare è mantenuto operativo e moduli applicativi per la gestione delle emergenze sono sviluppati al suo interno. Diversipaesi europei si stanno attrezzando in questa direzione già da diversi anni.

Nel breve termine (2004-2006) il sistema offrirà le previsioni e le analisi dello stato attuale dei mari fornite dal siste-ma di previsioni e monitoraggio MFS-ADRICOSM (correnti, temperatura e salinità del mare e forzanti atmosferici all’in-terfaccia aria mare).

Nel medio termine, si svilupperanno i prototipi di moduli per la gestione di specifiche emergenze che si fondano sulleinformazioni fornite in maniera continua dal sistema base sopraddetto. Questi moduli sono ad alta risoluzione e possonoessere anche rilocabili, cioè adattabili alla posizione precisa dell’emergenza. Essi stessi necessitano delle informazionigenerali fornite dal sistema MFS-ADRICOSM e permettono la gestione delle emergenze (previsione degli spostamentidei versamenti e distribuzione di probabilità degli spiaggiamenti, degli oggetti solidi galleggianti e di particolari componen-ti biochimiche, per esempio fioriture di alghe tossiche). I moduli riguardano i tre tipi principali di emergenze a mare:

• un prototipo di modulo applicativo relativo al sistema di sorveglianza per i versamenti legali ed illegali a mare e i disa-stri, ad alta risoluzione spaziale e da inserire nel sistema precedente;

• un prototipo di modulo applicativo relativo al sistema di ritrovamento di corpi solidi a mare per il servizio della sicurez-za in mare da inserire nel sistema precedente;

• un prototipo di modulo applicativo relativo allo stato di salute dell’ecosistema costiero per le componenti biochimichedisciolte e algali ad alta risoluzione spaziale da inserire nel sistema precedente.

I progetti che maggiormente contribuiscono allo sviluppo del sistema sopradescritto sono ADRICOSM e MFSTEP.Il progetto ADRICOSM che è finanziato dal Ministero dell’Ambiente e del Territorio Italiano è al secondo anno di vita.

ADRICOSM sta contribuendo alla gestione integrata delle coste e dei bacini fluviali rispondendo ad urgenti problemati-che della società civile quali lo sviluppo sostenibile delle aree costiere, l’utilizzo delle risorse del mare e la protezione del-l’ambiente costiero. Lo sviluppo sostenibile delle aree costiere dipende direttamente dalla qualità dell’ambiente marino edè perciò necessario dar forza ai sistemi come ADRICOSM che permettono, attraverso un sistema di previsioni dello statodel mare, agli amministratori di prendere decisioni corrette, efficaci ed efficienti. ADRICOSM è adesso nella cosiddettafase di implementazione operativa e produce ogni settimana un monitoraggio in tempo reale di quattro zone costieredell’Adriatico e la previsione delle correnti in tutto l’Adriatico. Il bollettino delle previsioni marine viene rilasciato ognisettimana per i 7 giorni successivi ed è disponibile all’indirizzo: www.ingv.it/adricosm. Le nazioni coinvolte nel progettosono quattro, l’Italia, la Francia, la Slovenia e la Croazia, interamente finanziate da questo Ministero. Il Ministero è inte-ressato a sviluppare questo sistema come sistema pilota per le zone costiere del Mediterraneo.

MFSTEP è un progetto Europeo finanziato nel V programma quadro (Programme – Energy, Enviroment andSustainable Development, action for Sustainable Marine Ecosystems) coordinato dall’Italia attraverso l’ Istituto Nazionaledi Geofisica e Vulcanologia: MFSTEP è iniziato il 1° marzo 2003 e durerà 3 anni , sono coinvolti 48 partner e 15 sono lenazioni che ne fanno parte.

MFSTEP svilupperà ulteriormente i sistemi operativi per le previsioni del Mare Mediterraneo concentrandosi su tre


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componenti fondamentali: a) il sistema di osservazioni in tempo reale; b) il sistema numerico di previsione a scala di baci-no e per le aree regionali; c) il sistema di disseminazione dei prodotti di previsione.

Le tematiche che il gruppo internazionale di ricercatori che fanno parte di MFSTEP si prefiggono di affrontare e risol-vere nei prossimi 3 anni sono: (1) lo sviluppo tecnologico relativo alla nuova strumentazione per il monitoraggio in temporeale e la realizzazione di protocolli per la disseminazione dei dati in tempo reale e le procedure di controllo della quali-tà dei dati; (2) lo sviluppo scientifico relativo alla comprensione degli schemi di campionamento per diverse piattaformedi misura, al disegno e all’implementazione degli schemi di assimilazione dati per differenti scale spaziali, agli esperimen-ti di validazione/calibrazione dei modelli ecologici per i bacini e le aree costiere e allo sviluppo di tecniche di assimilazio-ne per i dati biogeochimici; (3) lo sviluppo di interfacce informatiche fra i prodotti di previsione e i modelli di oil spill, imodelli di dispersione di contaminanti, i sistemi modellistici per affrontare le emergenze in mare, i modelli per il soccorsoe la ricerca di oggetti flottanti in mare e i sistemi osservativi di stock ittici. Verrà inoltre effettuato lo studio dell’impatto degliincidenti in mare attraverso tecniche di valutazione economica di servizi ambientali.

Emergenze inquinamento del sottosuolo

Nell’ambito delle attività del Laboratorio di Geofisica Ambientale, l’INGV prevede di sviluppare nei prossimi anni deisistemi rapidi per l’esplorazione del sottosuolo nei casi di manifestata emergenza di inquinamento del sottosuolo. Oltre aisistemi di esplorazione magnetometrica ad alta risoluzione spaziale, si cercherà di sviluppare ed ottimizzare l’impiego distrumenti a induzione elettromagnetica. Tali sistemi consentirebbero uno screening rapido del sottosuolo in aree in emer-genza ambientale per individuare settori particolarmente significativi, dove investigare successivamente in dettaglio contomografia elettrica. I risultati di queste indagini potrebbero risultare fondamentali per orientare gli accertamenti diretti nelsottosuolo. Le eventuali forme di inquinamento sotterraneo potrebbero essere seguite ripetendo le misure geofisiche adintervalli regolari così da avere un monitoraggio temporale del fenomeno.


• Simulazioni e scenari specifici dell’area del Mediterraneo e suo impatto immediato nei principali istituzioni internazio-nali.

• Database climatologici ad alta risoluzione sul Mediterraneo (accessibili in rete) per lo studio e gestione dell’ambientemediterraneo.

• Sistemi previsionali del Mar Mediterraneo (in particolare in relazione con la previsione della variabilità stagionale einterannuale).

• Previsioni ed analisi dello stato attuale dei mari fornite dal sistema di previsione e monitoraggio MSF-ADRICOSM.• Sviluppo di prototipi di moduli software ad alta risoluzione per la gestione di specifiche emergenze in mare, come ad

esempio per la sorveglianza dei versamenti legali ed illegali amare, per il ritrovamento di corpi solidi a mare.• Sviluppo di tecniche magnetiche ed elettromagnetiche di indagine rapida per l’esplorazione del sottosuolo ai fini

ambientali.


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L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia è profondamente impegnato nel cercare di rendere sempre più inten-so e fruttuoso il rapporto tra i suoi programmi di ricerca e le necessità della società e del sistema economico. Al centro diquesto sistema di rapporti si pone il pilastro della collaborazione con il Dipartimento per la Protezione Civile, alla qualeviene fornito il supporto scientifico per le sue attività, ma analoga attenzione viene rivolta alla diffusione al grande pubbli-co, alla formazione ad alto livello, universitaria ed post-unviersitaria, alla protezione e mantenimento del patrimonio sto-rico e bibliografico dell’Istituto e alla consulenza scientifica per le pubbliche amministrazioni.

Il programma prevede quindi lo sviluppo delle banche dati, intese non più come semplici depositi di dati, ma comeorganizzazioni di sapere e conoscenza che permettono agli attori all’esterno dell’INGV di accedere ai prodotti e al know-how dell’INGV e di quindi di sfruttarne a pieno le capacità. Il prossimo triennio vedrà le banche dati transitare verso unaforma sempre più multimediale, dotarsi di potenti strumenti di navigazione e renderne più facile l’accesso e la compren-sione. Nel corso del triennio 2004-2006 infatti l’INGV perfezionerà il sistema web di informazione su ogni evento sismicorilevante, fornendo le informazioni salienti, come la localizzazione e i parametri dell’evento principale, l’evoluzione dell’e-ventuale sequenza di repliche monitorata attraverso la rete sismica, la sua lettura rispetto alla sismicità dell’area, la clas-sificazione sismica, la pericolosità e il rischio, e i rilievi di danneggiamento.

Nel prossimo triennio si arriverà inoltre al completamento del sistema bibliotecario dell’Istituto e all’inserimento dellebiblioteche di tutte le Sezioni nel Servizio Bibliotecario Nazionale. Verrà proseguita l’opera di digitalizzazione dei fondidocumentari e librari di pregio storico. Gli allestimenti museali in corso verranno completati e si cercherà la loro valoriz-zazione attraverso progetti espositivi integrati e realizzazione di altre strutture espositive itineranti per arrivare alla crea-zione della Rete Museale INGV. Continuerà lo sviluppo della produzione editoriale dell’Istituto, attraverso il potenziamen-to degli Annals of Geophysics, l’aggiornamento del comitato editoriale e la ristrutturazione della produzione editoriale, inparticolare dei “Quaderni” e delle “Monografie”.


Le attività di consulenza fruiscono di finanziamenti ad hoc concessi da istituzioni prestigiose ancorché spesso distan-ti dalla sfera di attività dell’INGV, come il Ministero della Difesa, il Ministero degli Affari Esteri e l’ONU. Viceversa, il carat-tere istituzionale delle attività di divulgazione descritte in questa sezione impone che esse vengano finanziate principal-mente attraverso la dotazione ordinaria dell’INGV. Tuttavia lo sviluppo e la costruzione della banche dati potrà esserefinanziato anche tramite specifici progetti di ricerca nazionali o della Commissione Europea. Per quanto riguarda le atti-vità museali, bibliografiche e di divulgazione si dovranno invece reperire ulteriori fonti di finanziamento.

Obiettivo Generale 5: l’Impegno verso le Istituzioni e la Società

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A – Banche-dati

5.A.1. Sismologia

Le Banche Dati oggi rappresentano uno degli elementi portanti della disseminazione dei dati scientifici verso l’utenzaesterna ma al tempo stesso rappresentano un prezioso strumento di lavoro anche per i ricercatori INGV. Negli ultimi annila rilevanza di questo mezzo di disseminazione è stata fortemente recepita anche in INGV e, nel settore sismologico, que-sto ha portato alla preparazione di numerose e diverse Banche Dati. L’intero processo di conservazione, archiviazione eofferta all’utente richiede competenze particolari, dove la conoscenza degli strumenti si unisce con quella dei dati. Il temadella disseminazione dei dati sismologici e geofisici è oggi un settore in forte crescita come testimoniato dalle varie ini-ziative (ORFEUS, EMSC-CSEM, MEDIN) intraprese in Europa, e trova riscontro nelle proposte di Network of existing cen-tres of excellence in Europe all’interno del 6° Programma Quadro. L’interesse sia specialistico che generico a livello euro-peo e mondiale verso questo tipo di organizzazione e distribuzione delle informazioni è certamente legato a diversi fatto-ri concomitanti. Tra questi i principali sono l’incremento delle possibilità di archiviazione, e conservazione su base digita-le dei dati stessi, l’aumento esponenziale di dati prodotti dai sistemi di monitoraggio, lo sviluppo e la diffusione dei siste-mi su WEB che permettono di mettere informazioni scientifiche rilevanti a disposizione di un ampio pubblico in temporeale ed a costo moderato. La nascita di numerosi Centri dedicati alla raccolta ed archiviazione dei dati è quindi frutto diqueste convergenze e certamente per quanto riguarda l’INGV il Centro Nazionale Terremoti è attualmente il produttore egestore principale di dati sismologici di tipo strumentale.

D’altra parte l’INGV, per la sua caratteristica di ente a forte componente sperimentale, possiede una grande tradizio-ne di archiviazione dei dati, particolarmente per la raccolta, qualificazione e archiviazione di dati storici sui fenomeni sismi-ci. Oggi gestisce anche importanti iniziative di disseminazione a livello nazionale e europeo.

Lo sviluppo di Banche Dati strutturate come sistemi client-server via Internet ha diversi importanti vantaggi, tra que-sti:

• disponibilità immediata dei dati a tutti i ricercatori dell’ente a prescindere dalla loro collocazione geografica;• disponibilità immediata dei dati in formato digitale e, per alcuni tipi di informazioni, georeferenziato;• disponibilità dello stesso dato a più utenti contemporaneamente;• garanzia di aggiornamento costante dei dati;• riduzione dello scambio di dati tramite supporti convenzionali (carta, dischetti, ftp server), con vantaggi sia in termini

di economicità che in termini di sicurezza informatica.

Per quanto riguarda la diffusione delle banche dati, si prevede di far progressivamente migrare online tutte le banchedati esistenti e quelle in fase di progettazione. Tale soluzione permette una piena compatibilità software fra le varie piat-taforme e assicura la possibilità di aggiornamento in tempo reale, caratteristiche non sempre riscontrabili con supporti del

tipo CD-ROM/DVD.Una prima indicazione

operativa riguarda il formatoper lo scambio di dati prove-niente dal Consorzio mon-diale del Web (W3C) e pre-vede l’utilizzo del linguaggioXML in modo tale da permet-tere una futura piena condivi-sione su larga scala fra datieterogenei prodotti in forma-to elettronico, da entità diver-se presenti sul Web. Un altroimportante obiettivo è indivi-duato nello sviluppo congiun-to di Banche Dati Georiferite,in cui si pensa di recepire leindicazioni provenienti dal-l’OpenGIS consortium ed


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Pagina introduttiva della Bancadati delle SorgentiSismogenetiche Europee.Questa banca dati, costruita sulmodello di quella disponibile perl’Italia già dal 2001, consenteanalisi di pericolosità sismicainnovative ed è frutto della colla-borazione tra l’INGV e alcuneomologhe istituzioni europee.

attenersi agli standard del tipo GML con produzione delle strutture descrittive dei metadati.

Infine una cura particolare deve essere rivolta al costante aggiornamento delle banche dati realizzate, condizioneimprescindibile perché tale banca dati sia viva e possa riscuotere costante interesse nei confronti dell’utenza sia specia-lizzata che generica.

In tale ottica le esigenze primarie in fase di mantenimento delle banche dati devono necessariamente includere leseguenti istanze: • disporre di una infrastruttura telematica sicura e che garantisca la continuità del servizio;• adottare un’organizzazione multidisciplinare per la strutturazione efficace dei contenuti e per la realizzazione efficien-

te dell’interfaccia di consultazione, con soluzioni che possano essere portabili, aggiornabili nel tempo, e rispondentialle esigenze di utenti diversi;

• destinare risorse a tutte le fasi del processo di pubblicazione, dal progetto alla sua implementazione, manutenzionee monitoraggio;

• svolgere l’attività di diffusione dell’informazione in modo integrato fra i vari nodi dell’ente, basati sulle varie sedi terri-


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Giunto ormai alla sua terza edizione (laprima fu pubblicata nel 1995), il Catalogodei Forti Terremoti in Italia è ora disponibileanche su Internet. Esso consente dettaglia-te analisi degli effetti di circa 600 grandi ter-remoti che hanno interessato numerosissi-me località italiane. L’analisi può esserecondotta sia analizzando gli effetti di unospecifico terremoto, sia ricostruendo la sto-ria sismica completa di una specifica locali-tà. L’immagine a destra mostra la paginache introduce ai dati sul terremotodell’Irpinia del 23 novembre 1980, per ilquale sono disponibili 1319 dati di intensità.

toriali.

Le banche dati INGV esistenti e consultabili sul sito www.ingv.it si possono suddividere secondo lo schema che segue:

Banche di dati strumentali o comunque parametrici

• Catalogo della sismicità strumentale: aggiornato annualmente, contiene i principali parametri sismici (coordinate geo-grafiche, profondità, tempo, magnitudo, incertezza associata, regione colpita, ecc.) dei terremoti italiani dal 1988 al2003;

• Bollettino della Rete Sismica Unificata: in internet dal 2002, aggiornato quindicinalmente e dotato di una nuova e piùefficace interfaccia-utente che consente l’estrazione dei principali parametri sismici ma anche dei tempi di arrivo dellediverse stazioni e della durata;

• Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI): un catalogo “di consenso” della sismicità nazionale dal 217 a.C.al 1992 elaborato da diversi gruppi di ricerca nel 1999 e di cui a breve è previsto un aggiornamento;

• Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani al di sopra della soglia del danno (NT4.1): dal 1000 al 1980, elaborato nel1997 in ambito GNDT, e in particolare nell’ambito delle iniziative per la valutazione della pericolosità sismica del ter-ritorio italiano;

• Banca-dati delle forme d’onda per le tre componenti del moto del suolo disponibile dal 1988 ad oggi per l’intera areaitaliana e per terremoti significativi di area mediterranea; include parametri degli eventi sismici, dei tempi di arrivo, con-sente estrazioni e preparazione di mappe;

• Catalogo dei meccanismi focali RCMT dei terremoti mediterranei;• Banca Dati MedNet (MNDC); include registrazioni in continuo di segnali a larga banda alle stazioni di MedNet dal

1990;• Banca dati delle forme d’onda, tempi di arrivo e localizzazioni della sequenza sismica Umbro-Marchigiana del 1997;• Catalogo dei terremoti Vesuviani dal 1972 ad oggi.

Banche dati a carattere territoriale o a carattere misto descrittivo-parametrico

• Il Catalogo dei Forti Terremoti in Italia dal 461 a.C. al 1997 (CFTI): con il suo corredo di liste di stime di intensità edescrizioni sintetiche dei diversi terremoti;

• Il Database delle Osservazioni Macrosismiche (DOM): sviluppato in ambito GNDT, che riporta i singoli dati di intensi-tà relativi a terremoti forti e moderati dell’area italiana;

• EMID, European Macroseismic Intensity Database: un riferimento a scala europea per la catalogazione sistematicadi dati d’intensità per terremoti storici;

• Catalogo degli tsunami per la regione italiana a partire dal 1112 d.C.;• Banca Dati delle sorgenti sismogenetiche per terremoti di M>5.5 in Italia (DISS): raccoglie informazioni parametriche

e descrittive georiferite sulle principali sorgenti sismogenetiche italiane;• Banca Dati delle principali sorgenti sismogenetiche europee: derivata dalla banca dati FAUST (progetto CE Faults as

a Seismologists’ Tool), anch’essa georiferita.

Banche dati a carattere storico

• TROMOS storia dell’osservazione sismologica

Oltre al mantenimento, aggiornamento e miglioramento delle Banche Dati già disponibili ed al raggiungimento di obiet-tivi generali, come ad esempio il completamento dell’interfaccia Web per la gran parte delle banche o lo sviluppo di nuovisistemi di interrogazione, un obiettivo importante per il prossimo triennio è quello dello sviluppo congiunto di una baseterritoriale INGV comune, garantita dal ricorso a un robusto GIS commerciale e dalla presenza di diversi livelli di suppor-to (topografia digitale a varie scale; immagini SPOT con risoluzione 10 m per l’intero territorio nazionale; altre immaginisatellitari per porzioni di territorio selezionate; molti di questi dati sono già oggi disponibili), questo consentirebbe analisiincrociate dei diversi dati esistenti fino ad oggi impossibili o solo parzialmente possibili.

Infine bisogna ricordare che INGV porta avanti da tempo iniziative di informazione in emergenza e si avvia a diventa-re il riferimento istituzionale sia per l’utenza specialistica che per il pubblico generico, in particolare per eventi sismici evulcanici nell’area italiana. Per soddisfare questa richiesta di informazione di qualità ed in tempo reale, il ruolo delleBanche Dati web-based, interrogabili a distanza, relazionate e georiferite è indiscutibile e va certamente considerato unosviluppo INGV in questa direzione.

Nello specifico, gli obiettivi legati allo sviluppo di nuove banche dati o al completamento di quelle esistenti si posso-no così sintetizzare:

• sviluppo e messa in rete della Nuova Banca Dati del Centro Nazionale Terremoti. Questa Banca comprenderà leforme d’onda registrate dalla Rete Sismica Nazionale, dalla Rete MedNet e dalle altre reti collegate. A seguito dellosviluppo in corso dell’intero sistema di monitoraggio sismico, che prevede il passaggio della rete sismica nazionalecon sensori a corto periodo e sistemi con bassa dinamica verso una rete moderna che registrerà le tre componentidel moto del suolo con acquisitori ad alta dinamica e sensori a larga banda, le potenzialità dei dati sismologici saran-no drasticamente aumentate. Questi dati saranno resi disponibili all’intera comunità scientifica in tempi rapidi e rap-presenteranno uno strumento fondamentale sia per la valutazione rapida dei parametri dei terremoti che per lo studiodei processi sismogenetici e della struttura dell’interno della Terra;


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• completamento dell’ European-Mediterranean Intensity Database (EMID), sviluppato nell’ambito dell’organismo inter-nazionale European-Mediterranean Seismological Centre, del quale INGV-MI svolge la funzione di key-nodal mem-ber per la disseminazione dei dati storico-macrosismici. Verrà aumentato il numero di dati di intensità dell’area Euro-Mediterranea, in collaborazione con i maggiori istituti europei, e possibilmente anche nell’ambito di iniziative dellaCommissione Europea. Continuerà il censimento, unificazione e ricompilazione dei dati secondo un formato omoge-neo dei dati resi disponibili dai partner coinvolti nell’operazione;

• sviluppo della Banca Dati sismogrammi storici SISMOS;• aggiornamento di DISS con l’inclusione di nuove sorgenti sismogenetiche ed altro materiale georiferito a copertura

regionale o nazionale;• aggiornamento della banca dati mediterranea delle sorgenti sismogenetiche ed integrazione con la banca dati geori-

ferita web-based in corso di completamento all’interno del progetto comunitario SAFE;• trasformazione in una Banca Dati del censimento sistematico di effetti sismici documentati da letteratura archeologi-

ca e/o scavi e di abbandoni di siti abitati nel mondo antico a causa di terremoti. Questo censimento, realizzato tra il2001 e il 2003 grazie ad una collaborazione con la SGA di Bologna, verrà progressivamente esteso ad altre aree dellapenisola;

• ulteriore sviluppo del sistema informativo geografico sui fluidi di interesse sismologico e vulcano-tettonico denomina-to Geofluids, la cui realizzazione è iniziata nel 2001;

• sviluppo del sistema informativo geografico Geoserver, che raccoglie dati geografici, geologici, geofisici e sismologi-ci; tale progetto dovrà inglobare le iniziative a livello nazionale di standardizzazione dei dati georiferiti e recepire glistandard provenienti da progetti europei nel settore (INSPIRE);

• costruzione di una banca dati delle cartoline macrosismiche, che raccoglie la documentazione raccolta su molti terre-moti del XX secolo e la cataloga secondo i criteri della moderna archivistica;

• sviluppo di una banca dati di misurazioni geodetiche convenzionali e GPS sul territorio nazionale. Pur non essendostrettamente sismologica questo tipo di dati ha rilevanza fondamentale per la stima delle deformazioni in atto sia ascala regionale che nelle zone sismogentiche (vedi sistemi osservativi geodetici);

• completamento di una banca dati relativa alla geologia di Roma, per gli studi sugli effetti di sito;• studio di fattibilità per la creazione di una banca dati georiferita sulla tipologia e localizzazione di depositi del

Quaternario nel territorio italiano;• sviluppo e compilazione della banca dati delle forme d’onda registrate sul territorio italiano durante indagini di sismi-

ca a rifrazione/riflessione a grande angolo, già ideata con interfaccia web.


• Consolidamento e omogeneizzazione delle banche dati esistenti.• Progressiva migrazione on-line di tutte le banche dati esistenti e di quelle ancora allo stato embrionale, attraverso

interfacce web-based con dati georeferenziati.• Predisposizione di procedure standard per il periodico aggiornamento delle banche dati.


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5.A.2. Vulcanologia

Il Potenziamento del sistema di archiviazione dell’INGV, nel quale sono previsti sistemi a tecnologia avanzata (NAS,si veda paragrafo 1.9), sarà indirizzato al mantenimento “in linea” dei dati acquisiti dalle reti di monitoraggio e quindi perla creazione di una serie “dinamica” di banche dati. Le banche dati esistenti presso i singoli gruppi e sezioni dell’ INGVsaranno pertanto per quanto possibile omogeneizzate. Tutti i dati provenienti dalle reti di monitoraggio e dalle differentimetodiche di analisi scientifica verranno inoltre visualizzati, gestiti e distribuiti in ambiente GIS su mappe georeferenzia-te. Tale rappresentazione contribuirà ad un migliore utilizzo delle informazioni di carattere geofisico-vulcanologico nel con-testo della mitigazione del rischio sismico e vulcanico.

Per quanto riguarda le banche dati per la vulcanologia un progetto in particolare, denominato “WOVOdat Italia”, hacome obiettivo primario la creazione di una banca dati che contenga tutte le informazioni disponibili relative alle crisi inaree vulcaniche del territorio italiano e in vulcani localizzati in alcuni paesi in via di sviluppo come le Filippine e l’Indonesia.Questa Banca Dati fornirà uno strumento scientifico indispensabile per chi deve gestire uno stato di emergenza in areevulcaniche e per migliorare significativamente la nostra conoscenza dei sistemi eruttivi. Tale banca dati sarà parte inte-grante di un progetto internazionale denominato “WOVOdat” che prevede l’estensione della banca dati a livello mondia-

le. Sebbene i benefici ditale progetto riguardinoanche aspetti puramentescientifici, il suo orienta-mento principale è deci-samente finalizzato ascopi di utilità pratica. Insintesi, una banca datidel tipo proposto permet-te di assistere un vulca-nologo durante la gestio-ne di uno stato di emer-genza in area vulcanicanella stessa maniera incui le banche dati di tipo“epidemiologico” aiutanoun medico nelle sue dia-gnosi. Ciò è reso possibi-le da una preventiva ana-lisi statistico/matematicadell’elevata mole di infor-mazioni contenuta nella

banca dati; tale analisi fornisceuno strumento imprescindibileper l’identificazione di fenomeniprecursori complessi, per stu-diare la fisica dei processi pre-eruttivi e, infine, per migliorarela nostra capacità di prevederele eruzioni vulcaniche.

Nel triennio riceverà ulterio-re impulso la sistematizzazione


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A partire dal 2001 l’INGV ha avvia-to la realizzazione di una bancadati sulle eruzioni storiche dei vul-cani italiani e mediterranei e suifenomeni geofisici e geochimici col-legati. Il patrimonio storico-documentario italiano emediterraneo consente di estendere il sistema informa-tivo fino all’VII secolo a.C.. Il sistema si avvale delleesperienze maturate presso l’INGV nello studio deglieventi naturali estremi e rappresenta un elaborato uniconel suo genere a livello mondiale. L’interazione direttatra storici delle eruzioni e vulcanologi ha consentito direndere più stabili indicazioni cronologiche di naturaesclusivamente stratigrafica.

delle conoscenze sulle eruzioni vulcaniche (cronologia, tipologia e entità) avvenute negli ultimi 2500 anni. Esiste già unprototipo di banca dati che consentirà ai ricercatori ed esperti di accedere sia alla letteratura scientifica, sia ai risultati diqueste nuove ricerche, interagendo quindi direttamente con altre discipline.

Principali risultati attesi nel triennio nel triennio

• Potenziamento dei sistemi di archiviazione e GIS.• Creazione di una banca dati mondiale dei fenomeni relazionabili alle eruzioni vulcaniche.• Completamento della banca dati delle eruzioni vulcaniche degli ultimi 2500 anni.


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5.A.3. Atmosfera, Clima e Ambiente

Anche nel caso delle scienze dell’atmosfera, del clima e dell’ambiente risulta necessario provvedere alla organizza-zione di grandi quantità di osservazioni con la creazione di banche dati che permettano un’efficace interazione verso leistituzioni e la Società.

Alta Atmosfera

L’ INGV è l’unica istituzione scientifica in Italia a compiere misure continuative e sistematiche dei parametri dell’altaatmosfera presso tre Osservatori: Roma, Gibilmanna (PA) e Baia Terra Nova in Antartide. Tali osservazioni contribuisco-no in modo fondamentale alla sinottica ionosferica del pianeta e forniscono una base per le ricerche sui processi fisici inalta atmosfera. Gli studi di variazioni climatiche a lungo termine possono trovare un utile indicatore in alcuni dei parame-tri ionosferici. Secondo la teoria un riscaldamento sulla superficie terrestre produce un raffreddamento della ionosfera diqualche grado, modificando il trend a lungo termine delle altezze e le frequenze critiche degli strati ionosferici.

L’INGV fornisce anche l’informazione di base per la produzione di diagrammi di previsione per la radiopropagazionead onda corta per riflessione ionosferica, pubblicati mensilmente, e inviati regolarmente al Ministero della Difesa, alMinistero dell’Interno e alla Protezione Civile. Le stazioni ionosferiche dei tre Osservatori sono connesse direttamente inrete e comunque i dati sono interpretati e archiviati su supporto informatico. Si prevede quindi non solo la consueta atti-vità di osservazione per il continuo aggiornamento della banca dati e per le previsioni ionosferiche ma anche una seriedi ricerche finalizzate allo studio e sviluppo di nuove tecnologie volte a migliorare la qualità dei dati.

Geomagnetismo

Il monitoraggio continuativo del campo magnetico terrestre per lo studio e la comprensione dei meccanismi che gover-nano la generazione e l’evoluzione del campo stesso, anche con applicazione al rischio ambientale su scala globale,viene effettuato presso gli osservatori magnetici italiani e antartici e attraverso misure periodiche eseguite in alcuni capi-saldi sul territorio nazionale. I dati provenienti dagli Osservatori e dalla rete permettono l’elaborazione delle mappe di


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Il campo magnetico terrestre mostra delle variazioni temporali che sono un'indicazione della notevole variabilità delle sorgenti del campostesso. In questa immagine viene mostrato l'andamento del campo nelle sue componenti X, Y e Z e nella sua intensità totale (F) per ilgiorno 21 dicembre 2003 così come registrate all'Osservatorio di L'Aquila. Nell'osservatorio geomagnetico di L'Aquila vengono registra-te con continuità queste variazioni temporali con strumentazione estremamente sensibile per permettere ai ricercatori lo studio delle sor-genti del campo magnetico terrestre. I dati dell'osservatorio, corredati di informazioni per la taratura assoluta delle variazioni, vengonoarchiviati regolarmente e vanno a costituire parte delle banche dati dell'INGV.

campo magnetico per il territorio italiano, utili sia dal punto di vista scientifico che per la navigazione marittima ed aerea.Inoltre i dati magnetici di alcuni osservatori sono resi disponibile per la banca dati internazionale intermagnet(http://obsmag.ipgp.jussieu.fr/cgi-bin/form). È in corso l’ammodernamento tecnologico anche di altri osservatori magneti-ci della rete nazionale per il raggiungimento dello standard richiesto per essere inclusi in questa banca dati. I dati magne-tici relativi alle condizioni magnetosferiche insieme ai dati di alta atmosfera costituiscono un insieme necessario per glistudi delle relazioni Sole-Terra. Tali dati integrati con le misure di radianza solare forniti da altri osservatori consentiran-no di valutare il contributo diretto della variabilità del Sole al riscaldamento globale.

Dati Multiparametrici Marini

A seguito delle missioni degli osservatori multiparametrici di fondo mare GEOSTAR e SN-1, sono disponibili serietemporali di dati di elevata qualità sismometrici, magnetometrici, gravimetrici, oceanografici (temperatura, pressione,conducibilità elettrica) e ambientali (trasparenza, chimismo) univocamente referenziati nel tempo. Per la loro archivia-zione e utilizzo è in corso la realizzazione di una banca dati accessibile via internet tramite la quale sarà possibile sca-ricare segmenti sincronizzati di dati delle serie.

Misure di Flussi di gas serra

Sono attualmente disponibili primi data sets sui flussi in atmosfera di gas serra (CO2, CH4) di origine geologica. Talidati sono raccolti nell’ambito dell’attività dell’INGV nella commissione sul carbonio dell’INQUA.

Maremoti

Il Catalogo Italiano dei Maremoti, che copre il periodo 79 a.C.-2001 ed è accessibile dal 2001, è stato reso dispo-nibile quale contributo italiano al Catalogo Europeo dei Maremoti in fase di elaborazione in collaborazione con altri entie istituzioni europee e mediterranee.

Glaciologia

Per conoscere le variazioni passate del livello del mare e predire quelle future, è essenziale misurare e capire l’at-tuale bilancio di massa dei ghiacciai e della calotta di ghiaccio dell’Antartide. I dati raccolti nelle precedenti campagnecontribuiranno a ridurre le incertezze nel determinare le componenti del bilancio di massa nell’area di drenaggio dellabase italo-francese di Dome C, di studiare e monitorare i ghiacciai locali e le piattaforme di ghiaccio galleggianti dellaTerra Vittoria e studiare il sito di Talos Dome per una futura perforazione profonda. I dati glaciologici permetteranno dideterminare il bilancio di massa della calotta anche attraverso l’analisi del flusso di ghiaccio. Tali dati riguardano anchei ghiacciai locali e le lingue glaciali che sono molto sensibili e vulnerabili alle variazioni climatiche e possono così for-nire informazioni sulle variazioni ambientali locali e regionali che influenzano il bilancio di massa. Inoltre, i dati di radiosondaggio profondo permetteranno la determinazione della geometria dei laghi minori individuati in precedenti campa-gne e l’individuazione di nuovi laghi nell’area di DomeC-Vostok, l’elaborazione di un modello tettonico generale ed inparticolare di quello dell’ Aurora Subglacial Basin. I dati geo-referenziati sono stati interpretati e analizzati per mezzodi opportuni software, disponibili su CD-ROM o su altro supporto informatico, e riguardano circa 35.000 km di profiliRES.

Climatologia e Oceanografia Operativa

Al fine di potenziare le capacità di previsione del sistema climatico l’INGV ha a disposizione modelli numerici didiversa complessità che vengono usati per la produzione di simulazioni numeriche, analisi oceaniche e previsioni dellevariazioni climatiche a diverse frequenze temporali sia a scala globale che regionale. Le previsioni e le analisi sono rac-colte in diversi banche dati.

Per quanto riguarda la scala globale, l’INGV produce simulazioni numeriche multidecadali con un modello numeri-co accoppiato del sistema Terra a multi componenti (atmosfera, oceano e ghiaccio marino) che vengono utilizzate perlo studio della variabilità climatica a scale interannuali e decadali. Tale modello è anche parte di un sistema di previsio-ni stagionali. Ogni previsione consiste in una simulazione di 6 mesi del sistema climatico e i dati sono disponibili per labanca dati di previsioni stagionali prodotte nell’ambito di un progetto europeo (http:// www.ecmwf.int/research/demeter).

L’uso di un modello numerico oceanico di circolazione generale in combinazione con dati di altezza dinamica pro-venienti da satelliti e di temperatura e salinità provenienti da diversi laboratori internazionali, ha permesso la produzio-ne di analisi oceaniche a scala globale. È attualmente disponibile una banca dati dello stato tridimensionale degli ocea-ni che copre il periodo 1960-2000 e che comprende medie mensili dei campi globali di temperatura e di velocità.

Nell’ambito dell’oceanografia operativa è stato implementato un sistema di previsioni del Mar Mediterraneo che uti-lizza un modello di circolazione generale e dati assimilati di altezza dinamica e di temperatura. Il sistema fornisce pre-visioni settimanali dello stato fisico dell’intero bacino (http://www.bo.ingv.it/mfstep). Il sistema di previsione organizzaun archivio delle previsioni e delle analisi che comprende dati a partire dal gennaio 2000. Ha inoltre organizzato unarchivio delle simulazioni della circolazione del Mare Mediterraneo e dei forzanti a partire dal 1979 fino ai giorni nostriche viene continuamente mantenuto e consolidato. Nell’ambito di queste stesse attività ma con il supporto del MinisteroAmbiente e Territorio, l’INGV produce le previsioni settimanali della circolazione del Mare Adriatico ad alta risoluzione.È stato organizzato quindi un archivio delle simulazioni per l’Adriatico (www.ingv.it/adricosm).


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• Produzione di diagrammi di previsione per la radiopropagazione ad onda corta per riflessione ionosferica.• Aggiornamento della banca dati sulle previsioni ionosferiche.• Aggiornamento delle mappe di campo magnetico per il territorio italiano.• Realizzazione di una banca dati multi-parametrici dei fondali marini mediante le stazioni bentiche GEOSTAR e SN-1.• Archivio delle simulazioni del sistema climatico nazionale, mediterraneo e globale.• Completamento e aggiornamento del Catalogo Europeo dei Maremoti.


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B – Consulenza scientifica

5.B.1. Organismi nazionali

In accordo alle proprie finalità istituzionali stabilite nel DL 381 del 29.9.1999, atto istitutivo dell’INGV, l’IstitutoNazionale di Geofisica e Vulcanologia svolge attività di ricerca nel campo della vulcanologia e delle sue applicazioni, efunzioni di sorveglianza vulcanica del territorio nazionale e coordinamento delle reti sismiche regionali e locali. L’INGVrappresenta l’ente preposto allo studio della pericolosità e rischio vulcanico e dei fenomeni fisici e chimici precursori dieruzioni vulcaniche, nonché alla valutazione dello stato di attività dei vulcani italiani. L’INGV costituisce inoltre l’ente diriferimento del Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca (MIUR) per il sostegno, la promozione e il coordi-namento della ricerca in vulcanologia, sia per quanto riguarda le ricerche a livello nazionale, sia per la partecipazione ita-liana ad organismi, progetti e iniziative internazionali. In quanto ente di riferimento per le questioni tecnico-scientifichelegate all’attività dei vulcani, nonché consulente del Servizio Nazionale di Protezione Civile relativamente alla valutazio-ne del rischio e della pericolosità, l’INGV supporta le Istituzioni preposte alla gestione del territorio in aree vulcaniche, alladefinizione di Piani di Emergenza e alla gestione delle crisi vulcaniche, attraverso la conoscenza dei fenomeni vulcanici,il monitoraggio dei vulcani, e le proprie competenze e ruolo nella definizione della pericolosità e del rischio vulcanico.

Per quanto riguarda la pericolosità sismica vi è da registrare la pubblicazione dell’Ordinanza di Protezione Civile n.3274 del 20 marzo 2003 (suppl. n. 72 alla GU 8 maggio 2003, n. 105), che fa seguito alla istituzione da parte delSottosegretario alla Presidenza del Consiglio dei Ministri di un Gruppo di Lavoro formato da ricercatori dell’INGV e delmondo accademico. Oltre a chiarire la ripartizione tra Stato e Regioni delle competenze in materia di riduzione del rischiosismico, tale Ordinanza ha assegnato all’INGV un ruolo di coordinamento nazionale per l’elaborazione di mappe di peri-colosità con diverse scadenze e diverso livello di approfondimento. L’Ordinanza specifica che l’INGV dovrà produrre ela-borati di riferimento che rappresentino un prodotto di consenso tra i diversi ricercatori italiani ma allo stesso tempo si alli-neino ai più elevati standard mondiali.

L’INGV gestisce un complesso sistema di monitoraggio multidisciplinare e multiparametrico per la valutazione dellostato di attività dei vulcani attivi che viene costantemente aggiornato ed è continuamente oggetto di innovazioni tec-

nologiche all’avanguardianel contesto internazionale.Le reti di sensori e di stru-mentazioni fisse e mobiliimpiegate su vulcani attiviquali il Vesuvio, I CampiFlegrei, l’Etna, lo Strombolied i vulcani eoliani sono trale più avanzate oggi esi-stenti. Attorno a tali stru-mentazioni si sviluppa unaattività di ricerca scientificae tecnologica di altissimolivello, integrata da unalunga tradizione nei campipiù classici della vulcanolo-gia quali gli studi stratigraficie petrologici volti alla rico-struzione della storia deivulcani attivi e delle fenome-nologie eruttive. Lo sviluppodi laboratori analitici e speri-mentali estremamente sofi-sticati permette di effettuaremisure ad altissima precisio-


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Esempio delle tavole di previ-sione per la radio propagazioneHF via ionosfera inviate mensil-mente al Ministero della Difesaed al Dipartimento per laProtezione Civile. Le isolineecorrispondono alla massimafrequenza utilizzabile (MUF) perun radio collegamento aventecome trasmittente Roma. L’areacontenuta da una determinataisolinea rappresenta la zonanon coperta dalla medesimaradiofrequenza.

ne di quantità caratterizzanti le rocce, i magmi, i gas magmatici, di valutarne il comportamento in condizioni estreme dipressione e temperatura, e di ricavare informazioni cruciali sia per l’interpretazione dei dati dalle reti di monitoraggio, siaper la formulazione di ipotesi sulle dinamiche eruttive. Le metodologie di indagine basate sulla modellizzazione fisico-matematica dei complessi processi vulcanici, utilizzando tecniche di simulazione numerica, supercomputing e rappresen-tazione virtuale, permettono di formulare ipotesi robuste sui processi profondi e sugli scenari attesi in termini di distribu-zione spazio-temporale di quantità quali temperature, pressioni, velocità, concentrazioni di gas e particelle, permettendol’integrazione e la sintesi di una gran mole di informazioni in una rappresentazione comprensiva dei complessi processivulcanici, l’analisi dei possibili scenari eruttivi, e la valutazione quantitativa della pericolosità vulcanica.

Tali attività costituiscono la base per la consulenza, l’assistenza, e le valutazioni previsionali nel campo della vulca-nologia da parte dell’INGV in favore delle Istituzioni. Compito dell’INGV è anche costituito dalla gestione e armonizzazio-ne delle conoscenze e dalla sintesi delle informazioni al fine di garantire un efficace trasferimento alle Istituzioni. Tale tra-sferimento avviene attraverso la produzione di documenti sintetici quali mappe di pericolosità in relazione ai fenomeniconnessi all’attività dei vulcani, rapporti e bollettini periodici sullo stato di attività dei vulcani, sulle evoluzioni previste esulla pericolosità associata, raccomandazioni sulle misure necessarie per la mitigazione del rischio vulcanico, ed è favo-rito dalla partecipazione dell’INGV nelle commissioni nazionali e locali istituite in relazione ai vari aspetti della gestionedel rischio vulcanico nel territorio. In caso di variazioni significative nello stato di attività dei vulcani italiani, l’INGV avvisaprontamente il Dipartimento di Protezione Civile fornendo informazioni relative alla possibile evoluzione dell’attività inbase alle proprie conoscenze derivanti dalle attività di ricerca e di sorveglianza vulcanica svolte dall’ente. In seguito airecenti avvenimenti di Panarea e Stromboli, l’INGV ha deciso la costituzione di una Unità di Crisi che opererà in caso dinuove emergenze. L’unità di crisi costituisce la struttura operativa logistica dell’INGV durante l’emergenza e gestisce l’a-spetto tecnico-scientifico dell’emergenza stessa. Compito dell’Unità di Crisi è quello di operare la rapida sintesi del com-plesso sistema di informazioni prodotto dalle attività di sorveglianza e di indagine scientifica dell’INGV durante l’emergen-za, comunicando alle Istituzioni lo stato del vulcano e le evoluzioni a breve termine possibili o previste. Attraverso l’Unitàdi Crisi il flusso di informazioni viene ottimizzato al fine di garantire una massima efficacia nella gestione degli aspetti tec-nico-scientifici dell’emergenza, supportando e agevolando il compito delle Istituzioni preposte alla gestione dell’emergen-za stessa. Recenti sviluppi nel supporto scientifico offerto dall’INGV alle istituzioni riguardano i contatti stabiliti conl’ENAC, Ente Nazionale di Aviazione Civile, a seguito degli eventi esplosivi dell’Etna nel 2001 e 2002. In tali occasioni sisono registrate da parte degli operatori addetti forti difficoltà nella conduzione delle operazioni di volo sull’aeroporto diCatania Fontanarossa, a causa dell’espansione delle nubi di cenere vulcanica sull’aeroporto o in prossimità di esso. L’E-NAC si è quindi attivato per definire le procedure da adottare da parte di enti e organismi che seppur ricadenti sotto laresponsabilità di differenti amministrazioni, agiscano in modo coordinato secondo le regole stabilite. In questo quadro,l’INGV intende nei prossimi tre anni supportare la definizione e l’esecuzione di tali procedure attraverso la definizionedegli scenari vulcanici di riferimento, la propagazione di avvisi di early warning in caso di ripresa dell’attività, il monitorag-gio delle nubi eruttive, e la simulazione dei possibili scenari sulla base delle proprie competenze in materia e delle carat-teristiche misurate o previste per le nubi eruttive e le condizioni meteorologiche in atto. Nel corso del prossimo trienniosaranno messe a punto a questo proposito procedure standard da parte dell’INGV, e viene prevista l’estensione di taliprocedure ad altri vulcani attivi quali Stromboli o i vulcani dell’area napoletana. Di concerto, si valuterà l’estensione adaltri enti potenzialmente interessati, quali il servizio meteo, gli enti gestori delle vie di comunicazione terrestri (ferrovie,autostrade), l’aviazione militare, nonché la messa a punto di un sistema di comunicazioni rapido ed efficace con ilMinistero degli Esteri in caso di eventi esplosivi con produzione di ceneri, tali da determinare concentrazioni in atmosfe-ra e ricaduta al suolo in paesi esteri.

Accanto a queste attività di frontiera nella gestione delle informazioni tecnico-scientifiche e nel supporto offerto aglienti e alle Istituzioni, l’INGV mantiene una intensa attività di consulenza scientifica relativa alla pericolosità sismica e vul-


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Previsione della Temperatura superficiale (°C) e delle correnti (cm/s) per il bacino del Mediterraneo. La mappa qui rappresentata è unodei prodotti periodici forniti dal sistema di Previsioni del Mar Mediterraneo.

canica, ufficializzata tramiteConvenzioni con le IstituzioniLocali (Comuni, Provincia diNapoli, Regione Campania,Regione Molise, RegioneBasilicata, Provveditorati agliStudi, ecc.), per la gestione di retidi sorveglianza e di sistemi infor-mativi territoriali, e per l’educa-zione e informazione con corsiagli insegnanti e nelle scuolerelativi alle problematiche di peri-colosità e rischio vulcanico.L’INGV è inoltre rappresentatonella Commissione GrandiRischi (Sezioni Rischio Sismico

e Vulcanico), organo ufficiale di consulenza scientifica del Dipartimento della Protezione Civile in caso di crisi.Le ricerche e gli studi sulle applicazioni delle tecniche geofisiche per l’esplorazione del sottosuolo in campo

ambientale risalgono al 1994. Da allora numerosi sono stati i siti investigati su richiesta delle forze di polizia che opera-no sul territorio in difesa dell’ambiente. La maggior parte delle richieste sono pervenute dal NOE (Nucleo OperativoEcologico) dei Carabinieri, oggi CCTA (Comando Carabinieri per la Tutela dell’Ambiente) e dal CFS (Corpo Forestaledello Stato).

Nell’anno 2003 con le suddette forze di polizia è stato sottoscritto un accordo per ricerche geofisiche in campoambientale. L’accordo prevede lo sviluppo di una collaborazione tecnico-scientifica e operativa per indagini geofisiche,principalmente volta all’individuazione di rifiuti e sostanze inquinanti nel sottosuolo o comunque finalizzate allo studio delsottosuolo. Tali collaborazioni con-sentiranno di incrementare leconoscenze ed esperienze nelsettore ambientale, così importan-te per lo sviluppo del Paese e lasalvaguardia delle risorse naturali.


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Il 30 dicembre 2002 una frana genera-tasi lungo la Sciara del Fuoco (versan-te nord-occidentale dell’isola diStromboli) ha causato un devastantemaremoto. Il Gruppo EMERGEOdell’INGV ha effettuato un rilevamentodegli effetti dell’evento in tutte le isoledell’arcipelago eoliano. L’osservazionesi è concentrata sullo studio dellealtezze massime e delle distanze diingressione raggiunte dall’onda lungole coste, al fine di valutare le aree chepiù facilmente potranno in futuro esse-re inondate violentemente da fenome-ni analoghi. Queste ricerche contribui-scono allo studio ed alla valutazionedella pericolosità al sito lungo le costeitaliane. Immagine tratta dal sito www.amapana-rea.it

Nube di cenere che incombe sull’ae-roporto e sulla città di Catania duran-te l’eruzione dell’Etna 2002-2003. Ilfenomeno, che è stato monitoratocon continuità anche in relazione allaforza e direzione dei venti, ha causa-to ingenti danni materiali ed economi-ci tra cui la ripetuta chiusura dell’ae-reoporto di Catania.

5.B.2. Organismi internazionali

Sebbene costituito recentemente, l’INGV rappresenta il maggiore ente di ricerca e di sorveglianza geofisica e vulca-nologica in Europa, e racchiude competenze scientifiche e mezzi tecnici di assoluto valore internazionale. Le frequenticrisi vulcaniche nel territorio nazionale comportano una costante attenzione da parte della società verso le problematichedi rischio vulcanico, e di concerto un costante incremento delle potenzialità tecnico-scientifiche dell’INGV, rendendo l’en-te una sorta di frontiera avanzata della ricerca vulcanologica in Europa e nel mondo. Tali requisiti fanno dell’INGV l’inter-locutore ideale per le problematiche di pericolosità e rischio vulcanico di Istituzioni internazionali quali la ComunitàEuropea e le Nazioni Unite.

L’obiettivo generale del Sesto Programma Quadro della Comunità Europea è quello di strutturare e rafforzare unaricerca integrata a livello europeo, attraverso la creazione e il potenziamento di un’Area di Ricerca Europea. L’IstitutoNazionale di Geofisica e Vulcanologia ha una forte tradizione di partecipazione e coordinamento ai programmi europei diricerca e educazione, che rafforzerà ulteriormente nel triennio 2004-2006 presentandosi a livello europeo come promo-tore e centro di gravità della ricerca nei campi di sua competenza. Per quanto riguarda la vulcanologia, l’Italia presentasul proprio territorio alcuni tra i vulcani a più alto rischio al mondo (Vesuvio, Campi Flegrei) e alcuni tra i vulcani più atti-vi al mondo (Etna, Stromboli), monitorati attraverso reti di sorveglianza multidisciplinari tra le più sofisticate al mondo,gestite da osservatori tecnologicamente e scientificamente all’avanguardia nel panorama internazionale, e supportati dal-l’attività di centri di ricerca internazionalmente noti. L’esistenza dell’INGV garantisce il coordinamento nazionale dellerisorse tecnico-scientifiche e finanziarie nonché un elevato livello di scambio e interazione tra i ricercatori impegnati neidiversi aspetti della sorveglianza e della ricerca, creando le condizioni per un ruolo di guida della ricerca scientifica in vul-canologia a livello internazionale che l’INGV intende perseguire e potenziare. In accordo ai programmi della ComunitàEuropea, compito dell’INGV nel prossimo triennio sarà quindi quello di promuovere e sostenere la creazione di un’Areadi Ricerca Europea nel campo della Geofisica, Geochimica e Vulcanologia, agendo da catalizzatore e promotore di atti-vità internazionali nell’ambito del Programma Quadro.

Accanto al ruolo scientifico internazionale, l’INGV svilupperà e potenzierà nel triennio 2004-2006 il ruolo di ente scien-tifico di riferimento per le attività di organizzazioni internazionali quali le Nazioni Unite, che intervengono in casi di disa-stri naturali in paesi in via di sviluppo ancora privi delle condizioni per affrontare crisi di grandi dimensioni. Per quantoriguarda le crisi vulcaniche, già nel triennio passato l’INGV ha attivamente partecipato alle operazioni svolte sotto il coor-dinamento delle Nazioni Unite in risposta all’eruzione del vulcano Nyiragongo, nella Repubblica Democratica del Congo,la cui eruzione del gennaio 2002 ha provocato la parziale devastazione della città di Goma, 500.000 abitanti. Il supportodato dall’INGV ha visto la presenza di propri ricercatori nel team scientifico internazionale recatosi a Goma nei giorniimmediatamente successivi l’eruzione, la partecipazione e il cofinanziamento delle attività tecnico-scientifiche coordinatedalle Nazioni Unite e volte al ripristino e potenziamento della rete di sorveglianza vulcanica dell’OsservatorioVulcanologico di Goma nonché alla valutazione della pericolosità e rischio vulcanico nella città di Goma, e la presenza diricercatori dell’ente nel “Comitato di Coordinamento Scientifico Internazionale per la Crisi nell’Area Nyiragongo – LagoKivu”, che per conto delle Nazioni Unite ha vagliato e monitorato i programmi scientifici sottomessi da gruppi di ricercainternazionali. Tale attività ha portato alla decisione di valutare la costituzione di una Task Force dell’INGV per eruzioni discala mondiale, ovvero eruzioni che esercitino un impatto nella società e nel mondo scientifico a livello internazionale.Tale Task Force si propone di offrire il supporto tecnico-scientifico in caso di crisi vulcaniche a tutti quei paesi che ne faran-no richiesta, direttamente o tramite le organizzazioni internazionali quali le già citate Nazioni Unite, l’Organizzazione


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Previsione, per il giorno 12/5/2003 a 24 ore, di dispersione di inquinanti in mare risultante dal modello accoppiato MFS (MediterraneanForecasting System - INGV), con MOTHY (modello di avvezione/diffusione degli inquinanti in mare - METEOFRANCE) .Il risultato a sinistra deriva dal modello MOTHY non accoppiato con il sistema MFS, in questo caso la macchia di olio (punti piccoli neriraggruppati sulla destra) non si sposta verso le osservazioni (punti grandi blu); il risultato di destra deriva dall'accoppiamento di MOTHYcon MFS, in questo secondo caso la macchia di olio si sposta verso le osservazioni.

Internazionale degli Osservatori Vulcanologici (WOVO), l’Associazione Internazionale di Vulcanologia (IAVCEI), o ilMinistero degli Esteri italiano.

Aspetti tecnici nei trattati internazionali (consulenza MAE)

L’impatto che gli esperimenti nucleari hanno sulla società e sull’ambiente ha spinto la Diplomazia di tutto il mondo anegoziarne la loro proibizione totale. In tale processo, elementi di carattere scientifico hanno svolto un ruolo primario, inaggiunta a considerazioni di carattere politico. Il sistema di monitoraggio remoto degli esperimenti nucleari, sull’intero pia-neta, può essere effettuato solo con sofisticate tecniche di osservazione geofisica. In particolare, le esplosioni nuclearisotterranee possono essere individuate con opportune reti sismografiche. I negoziati sono iniziati presso la Conferenzadel Disarmo di Ginevra, e giunti alla firma del Trattato per la Proibizione Totale delle Esplosioni Nucleari (CTBT), avvenu-ta a New York nel settembre 1996. A seguito di tale Trattato, è stata creata un’apposita Organizzazione degli StatiFirmatari, la CTBTO (Comprehensive Test Ban Treaty Organization) la cui Commissione Preparatoria si è insediata pres-so il Centro Internazionale di Vienna. Uno dei compiti fondamentali della Commissione Preparatoria è quello di metterea punto un sistema internazionale di verifica del Trattato, basato su una rete internazionale di rilevazioni geofisiche, trale quali, in particolare, una vasta rete sismografica. Il sistema di verifica prevede, tra l’altro, le ispezioni in sito, attraver-so le quali l’applicazione di un elevato numero di tecniche geofisiche, sia a terra che da aereo, permetterebbe l’individua-zione di eventuale violazione del Trattato.

L’Italia è stata tra i primi Paesi che hanno ratificato il Trattato, con un’apposita Legge pubblicata il 15 dicembre 1998.L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ha partecipato con ruolo consultivo a sostegno dell’azione politoco-diplo-matica dell’Italia, tramite propri esperti, alle varie fasi dei negoziati di Ginevra. Durante il triennio precedente, l’INGV hacoadiuvato l’Autorità Nazionale, insediata presso la Farnesina, gettando le basi per una partecipazione attiva dell’Italianella costruzione del sistema di verifica. Attualmente l’INGV, ai sensi della Legge n. 197 del 24/7/2003, svolge il ruolo isti-tuzionale di primo attore nel servizio di consulenza tecnico-scientifica per il Ministero degli Affari Esteri (MAE). Questeattività sono, per il prossimo triennio, inserite in un apposito Accordo di Programma con il MAE, per la realizzazione delCentro Dati Nazionale.

Ministero della Difesa e Protezione Civile

Nella sezione Geomagnetismo, Aeronomia e Geofisica Ambientale, in collaborazione con il Rutherford and AppletonLaboratory e l’Osservatorio Nazionale di Atene si sta sviluppando un nuovo metodo adattivo per il mapping in tempo realedelle principali caratteristiche ionospheriche. Tale metodo è basato su una evoluzione del SIRM (Simplfied RegionalModel) e utilizza una rapida conversione di osservazioni in tempo reale provenienti da almeno 4 stazioni ionosferiche diriferimento per fornire la mappa aggiornata dei parametri ionosferici, utili alla gestione immediata delle radio frequenze inonda corta. Le prime simulazioni studiate mostrano che il SIRMUP da buoni risultati sull’area europea soprattutto in con-dizioni di tempesta magnetica o ionosferica. È stato quindi inserito nei working packages di due progetti europei finaliz-zati alla costruzione di servizi per la meteorologia spaziale.

Ministero dell’Ambiente

L’INGV, continuerà il sostegno al Ministero dell’Ambiente nell’ambito della Convenzione Internazionale suiCambiamenti Climatici e sugli organi ad essa collegati, come l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), attra-verso la partecipazione alle conferenze, ai meeting internazionali, l’organizzazione di side-events e di eventi specifici e losvolgimento di specifici progetti di ricerca che possano contribuire alla posizione italiana in questi ambiti multilaterali.Particolare attenzione verrà rivolta alle strategie di stoccaggio geologico dell’anidride carbonica.

L’istituto inoltre proseguirà nella sua opera di organizzazione di progetti internazionali in quest’area, specialmente nel-l’ipotesi che il Protocollo di Kyoto venga ratificato e quindi diventi legalmente vincolante per i paesi firmatari. In questocaso, infatti, i meccanismi flessibili del protocollo entreranno in vigore e comporteranno un impegno da parte del sistemaindustriale e finanziario del paese.

Oltre alla Convenzione sui Cambiamenti Climatici, l’INGV darà il suo contributo anche alla Convenzione contro laDesertificazione, contribuendo con le specifiche professionalità dei ricercatori ai gruppi di lavoro, alla stesura di documen-ti e rapporti e con specifici progetti di ricerca volti a migliorare la nostra comprensione del fenomeno e al disegno di pro-cedure di adattamento e mitigazione.


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C – Formazione e Informazione scientifica

La diffusione di informazioni corrette e aggiornate sul rischio sismico, vulcanico e ambientale è uno strumento essen-ziale nelle strategie di riduzione del rischio. Essa rende accessibili i risultati della ricerca attraverso:

• la pubblicistica scientifica e le applicazioni direttamente utilizzabili per la pianificazione (es. la recente classificazionesismica);

• una vasta gamma di iniziative culturali miranti a portare a conoscenza del pubblico le più recenti acquisizioni scientifi-che per migliorare la conoscenza del rischio e stimolare comportamenti corretti nella popolazione.

Questa attività di mediazione culturale per essere efficace deve essere continuativa, così da costruire un rapporto difiducia fra opinione pubblica e comunità scientifica, e garantita dall’autorevolezza scientifica dell’Ente. Le attività di forma-zione in cui si esplica hanno come primo e più diretto interlocutore naturale la scuola, ma anche in generale l’opinione pub-blica. Per esercitare al meglio questa funzione delicata e complessa, il mondo della ricerca scientifica deve essere dispo-sto a operare in stretta collaborazione con gli ambiti disciplinari preposti alla comunicazione, informazione e formazione.

L’INGV ha sempre dimostrato grande attenzione per queste dinamiche comunicative, investendo molte risorse umanein varie e innovative attività di comunicazione. Queste attività comprendono attualmente:

• gestione di strutture museali, attività espositive e servizi di accoglienza alle scuole;• attività di formazione per le scuole.• web e multimedia;• editoria, servizi bibliotecari e di documentazione.

Alcune sezioni dell’INGV dispongono di commissioni o gruppi di lavoro per la didattica e la divulgazione, i cui obiettiviprincipali sono la diffusione della cultura scientifica e la promozione/valorizzazione dell’immagine dell’INGV, attraverso irapporti con le scuole, con la produzione di materiale divulgativo e istituzionale, e con l’allestimento di mostre e manifesta-zioni.Le commissioni progettano e gestiscono direttamente le attività coinvolgendo in ciascuna di esse i colleghi necessa-ri per svilupparle. In alcuni periodi dell’anno tali attività assorbono oltre il 50% del tempo lavorativo dei ricercatori coinvolti.

5.C.1. Musei, biblioteche e attività editoriale

Attività museale

Tra i progetti miranti a creare nuove strutture di divulgazione scientifica nel settore vulcanologico e sismologico ricopro-no grande importanza le strutture museali esistenti come il museo di strumenti storici della sede centrale INGV di Roma;il museo dell’Osservatorio Vesuviano di Napoli (mostra “Vesuvio: 2000 anni di osservazioni” allestita nella PalazzinaBorbonica dell’Osservatorio) e i “Centri Visitatori” ubicati presso i Centri Operativi GNV di Vulcano e Stromboli. Inoltre, inoccasione del Festival della Scienza di Genova (Ott.-Nov. 2003) è stata ideata e realizzata la mostra interattiva “Terremoti:il segreto della Terra”, percorso che potrebbe divenire il primo nucleo di un museo geofisico itinerante.

Diverse altre iniziative sono in elaborazione:

• la prima fase di realizzazione del progetto del museo-osservatorio di Rocca di Papa sta concludendosi,• la mostra vulcanologica sui Campi Flegrei, sta per essere allestita, su progetto dell’Osservatorio Vesuviano finanziato

dalla provincia di Napoli, presso il Museo Archeologico dei Campi Flegrei (Castello Aragonese di Baia);• presso la sede dell’INGV-CT di Nicolosista per essere allestito un Museo e cen-tro divulgazione che servirà da punto diriferimento per le escursioni sull’Etna.Esso comprenderà un percorso informati-vo sulle principali attività della sezione,strumenti antichi e un plastico interattivodell’Etna (5m x 5m) aggiornato all’ultimaeruzione;• l’Osservatorio Vesuviano sta sviluppan-do un progetto per l’allestimento di unMuseo Vulcanologico nell’isola d’Ischia


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Stand espositivo dell’INGV al Festival dellaScienza tenutosi a Genova dal 23 ottobre al23 novembre 2003.Il Festival è stato promos-so dal MIUR, sotto l'Alto Patronato delPresidente della Repubblica. L’INGV è statopresente con una fedele ricostruzione dellaSala Sismica della Sede di Roma e con diver-si plastici e modelli di simulazione sismica.

(in cooperazione con l’Osservatorio Geodinamico di Casamicciola).Le numerose iniziative di musei che costituiscono già un patrimonio per l’Ente, e quelle che verranno realizzate e poten-

ziate, andranno coordinate in vista di una vera e propria rete museale dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.L’insieme di queste iniziative evidenzierà contemporaneamente il contributo dato dalla vulcanologia e geofisica italiana alpensiero scientifico moderno e le solide basi culturali su cui si fonda l’attuale ricerca geofisica e vulcanologica in Italia.

Le Sezioni INGV di Roma, Napoli e Catania sono da anni impegnate inoltre nel servizio di accoglienza per le scuole.Le attività di organizzazione e gestione delle visite scolastiche sono realtà ormai consolidata e sono diventate un puntofermo nella programmazione delle visite didattiche per le scuole.

Nel triennio 2004-2006 si completeranno gli allestimenti museali in corso e si cercherà la loro valorizzazione attraver-so progetti espositivi integrati; realizzazione di altre strutture espositive itineranti per arrivare alla creazione della retemuseale INGV.

Infine sono in corso pubblicazioni di materiale divulgativo su CD, e in particolare:

• un CD Rom a carattere storico-scientifico, che raccoglie testimonianze iconografiche e letterarie sulle eruzioni vesuvia-ne, attualmente in preparazione all’Osservatorio Vesuviano.

• il CD “Un viaggio attraverso la Terra” realizzato dalla sede di Roma, in parte con fondi MIUR.

Biblioteche

Nel triennio 2001-2003 la mutata prospettiva dell’Ente ha richiesto il censimento delle biblioteche delle strutture affe-renti all’INGV, sia per rispondere alle esigenze di fusione degli inventari patrimoniali sia per ottimizzare la capacità di rispo-sta ai desiderata dei ricercatori. Strutture dalle storie diverse sono state chiamate ad una condivisione di risorse che hareso necessaria una attenta riflessione sugli obiettivi dei servizi.

Ne sono nate varie iniziative per lo scambio di informazioni e documentazione scientifica e l’attivazione di servizi on-line che rendono disponi-bile la migliore editoriainternazionale di settore(Blackwell, Elsevier,Kluwer, Springer). Sonostate progettate soluzioniorganizzative che valo-rizzano il ruolo-guidadelle biblioteche INGV insettori specialistici(sismologico, vulcanolo-gico e geochimico). Oltrea fornire supporto alleattività di ricerca avanza-ta interne all’Ente, lo staffha fatto fronte ad unenorme incremento dirichieste di informazionee documentazione daparte del pubblico, spe-cie in occasione di emer-genze.

Nel prossimo trienniole strutture fornirannosoluzioni di eccellenzaper la ricerca di informa-zioni in ambito geofisico,partecipando al catalogocollettivo del progetto delServizio BibliotecarioNazionale e sviluppandoservizi di reference e/o

centri di documentazione sempre più finementecalibrati sulle esigenze di un bacino di utenzascientifico. La crescita della consultazione di rivi-ste online e delle ricerche su banche dati comeGeoRef, Web of Science, Current Contents eJournal Citation Reports (14.000 negli ultimi 6mesi) rendono indispensabile l’acquisizione dinuove risorse e l’interoperabilità di tutti gli stru-menti on-line. Il ricercatore avrà così a disposi-zione una biblioteca virtuale di migliaia di perio-dici scientifici grazie ai quali con una sola ricer-


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ca navigherà attraverso la scienza.La riproduzione digitale di libri di valore storico, cartografie, bollettini e rapporti tecnici sarà la naturale evoluzione dei

servizi di consultazione mettendo a disposizione degli studiosi un patrimonio altrimenti disperso. La digitalizzazione facili-terà la ricerca ma complicherà la conservazione del materiale. Occorre perciò creare collaborazioni con istituti o inserirsiin progetti nazionali e internazionali sul tema del recupero e leggibilità dei files digitali.

Nel triennio 2004-2006 le biblioteche INGV contribuiranno agli eventi culturali cui l’Ente parteciperà con l’allestimentodi mostre bibliografiche ed esposizioni e con l’organizzazione di visite gui-date in occasione della Settimana della Cultura Scientifica. Nel prossimotriennio si arriverà inoltre al completamento del sistema bibliotecariodell’Istituto e all’inserimento delle biblioteche di tutte le Sezioni nelServizio Bibliotecario Nazionale; digitalizzazione dei fondi documentari elibrari di pregio storico.

Attività editoriale

L’attività editoriale delle diverse sezioni dell’INGV ha un’ampiagamma di finalità: pubbli-cazione di RapportiTecnici, atti di convegni,brevi monografie,“Quaderni di Geofisica”,cartografia dell’attivitàeruttive dei principali vul-cani italiani, materialedivulgativo.

I “Quaderni diGeofisica”, destinati allapubblicazione di elabora-ti che, per lunghezza,dettaglio o specializza-zione dei contenuti, nontroverebbero spazio nelle riviste scientifiche tradizionali, pubblicano lavo-ri di ricercatori INGV o realizzati in collaborazione con l’INGV. I Quadernicontinueranno ad essere pubblicati nel loro tradizionale formato.

Sono pubblicati come “Rapporti Tecnici” dell’INGV i lavori non rispon-denti agli standard delle riviste scientifiche ma meritevoli di diffusioneinterna come contributi conoscitivi utili ai servizi e ricerche svolti istituzio-nalmente dall’Ente.

Le “monografie” dell’INGV, ad alta tiratura e non soggette agli stan-dard dei “Quaderni di Geofisica” sono redatte nell’ambito delle Sezioni odei Progetti di appartenenza.

Molte sono le iniziative per pubblicare materiale divulgativo destinatoa scuole e pubblico in genere, per favorire la diffusione delle discipline geofisiche.

Considerando che la diffusione delle ricerche svolte è di importanza fondamentale per lo sviluppo dell’INGV, i gruppiper le attività editoriali offrono la massi-ma disponibilità per far fronte alla cre-scita della mole di lavoro dovuta all’e-spansione dell’Ente per favorire lo svol-gimento dell’attività del prossimo trien-nio.

Nel corso del triennio 2001-2003 larivista internazionale Annals ofGeophysics ha rafforzato il suo caratte-re di rivista europea nel settore dellageofisica, modificando il titolo e miglio-rando il sistema di selezione e revisio-ne degli articoli (peer review system).La rivista rinnovata è stata presentataal convegno dell’EGS-EUG-AGU diAprile 2003. L’elevato numero di artico-li pubblicati e in corso di pubblicazionetestimonia l’esigenza crescente deiricercatori italiani e stranieri di pubblica-re in tempi brevi i risultati più significati-vi delle proprie attività scientifiche.

Scopo di questo insieme di iniziati-ve sarà la contemporanea valorizzazio-


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ne del contributo storico della vulcanologia e geofisica italiane allo sviluppo del pensiero scientifico degli ultimi secoli siale solide basi culturali su cui si fonda oggi la ricerca geofisica e vulcanologica in Italia. Nel prossimo trienno si continue-rà il potenziamento e la caratterizzazione della produzione editoriale dell’Istituto, attraverso il potenziamento degli Annalsof Geophysics, l’avvicendamento del comitato editoriale e la ristrutturazione della produzione editoriale, in particolare dei“Quaderni” e delle “Monografie”.


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L’Home Page dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.

5.C.2. Sistema informativo sul Web

Il sito Internet rappresenta un importante strumento di comunicazione che consente di rendere disponibile rapidamen-te, con continuità e in modo facilmente accessibile a tutti, una grande quantità di informazioni, Negli ultimi anni sono staterealizzate le pagine web di tutte le sezioni INGV ed al tempo stesso sono state create le pagine nazionali, che rendonovisibili le attività comuni a tutto l’Ente.

L’INGV intende promuovere iniziative per la disseminazione delle informazioni che raccoglie e gestisce a livello nazio-nale e internazionale, armonizzando il quadro già in essere e sviluppando progressivamente sistemi informativi comples-si basati sulle tecnologie del web (portali) nei settori e per quelle tematiche che caratterizzano la vocazione dell’Ente.

La disseminazione di informazioni a carattere scientifico e divulgativo attraverso lo sviluppo del sistema web INGVsarà improntata al recepimento delle linee guida per l’utilizzabilità e l’accessibilità promosse a livello internazionale dalW3C e a livello ministeriale, inerenti soluzioni metodologiche e tecnologiche volta a garantire la massima fruibilità dell’in-formazione.

L’INGV porta avanti da tempo iniziative di informazione in emergenza e si avvia a diventare il riferimento istituziona-le sia per l’utenza specialistica che per il pubblico generico, in particolare per eventi sismici e vulcanici nell’area italiana.

La richiesta di informazione attraverso Internet non solo da parte della comunità scientifica, ma anche da organi diinformazione, amministrazioni, scuole, privati in emergenza è significativa e in continua crescita; costantemente monito-rata, è misurabile attraverso gli indicatori di traffico ai siti web INGV, che registrano un numero di contatti di 10-100 voltesuperiori alla media entro pochi minuti da un evento sismico e decine di migliaia di visitatori entro le 24 ore; pagine webINGV sono presentate nei servizi dei telegiornali, come è avvenuto con il terremoto del Molise nel 2002.

Nel corso del triennio 2004-2006 l’INGV svilupperà una attenta politica di informazione costruendo sull’esperienzadelle iniziative precedenti e, attingendo ai dati di monitoraggio e alle banche dati, perfezionerà il sistema web di informa-zione su eventi sismici e vulcanici di rilievo. Di tali eventi verranno fornite le informazioni principali, come la localizzazio-ne e i parametri energetici, verrà delineata l’evoluzione monitorata attraverso le diverse reti di sorveglianza, verrà offertauna lettura rispetto alla storia sismica o eruttiva dell’area, verranno descritti i danni eventualmente rilevati e verranno infi-ne discussi la pericolosità e il rischio accertati nella zona e gli eventuali aspetti normativi.

Nell’informazione via web in emergenza, la tempestività di pubblicazione, la continuità del servizio, la pubblicizzazio-ne sono fattori determinanti: questi obiettivi verranno perseguiti attraverso un potenziamento dei programmi di produzio-ne degli elaborati, dell’infrastruttura web INGV con sistemi di mirror e duplicazione dell’informazione tra i nodi INGV, dellapubblicizzazione mirata e capillare agli organi di informazione e alle strutture sul territorio.


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5.C.3. Attività per scuole, università e formazione superiore

Attività di formazione per le scuole

Esperienze di formazione scolasticasono state avviate dalle Sezioni INGV diRoma e Napoli e da un progetto biennaleGNDT cui partecipano ricercatori delleSezioni INGV di Milano e Catania.

La sezione di Roma ha realizzato unasperimentazione scolastica rivolta aglialunni delle scuole elementari con loscopo di realizzare un opuscolo educati-vo sul terremoto. Sono stati coinvoltialunni di 4ª e 5ª classe di scuole diSubiaco e Agosta (RM) che avevano spe-rimentato la sequenza sismica del 2000nell’alta valle dell’Aniene.

Il progetto biennale GNDT EDURISKha realizzato, in collaborazione con unostaff specializzato nella progettazioneeducativa, tre sussidi didattici per trediverse fasce di età, dai 4 ai 15 anni. Talistrumenti formativi saranno utilizzati spe-rimentalmente nell’anno scolastico 2003-2004 in 15 Istituti Comprensivi in Friuli,Romagna e Calabria, coinvolgendo circa150 insegnanti e quasi 2.000 alunni dellescuole materna, elementare e media. Lasperimentazione, preceduta da corsi diformazione per gli insegnanti, sarà moni-torata da un istituto di ricerca sulle tecni-che educative e formative (IRTEF,Udine). Ciò consentirà una puntuale valu-tazione dell’efficacia formativa dei sussidididattici realizzati.

Questa esperienza sarà estesa nei pros-simi anni ad altre realtà, potendo contare siasulla valutazione conclusiva del lavoro disperimentazione, sia sul ruolo territorialedelle diverse Sezioni INGV che sarannocoinvolte nella formazione degli insegnanti,dando un carattere di continuità al ruolosvolto dall’INGV nei confronti della scuola.Saranno inoltre realizzati ulteriori strumentiformativi a carattere multimediale, indirizzatialla scuola media superiore e al pubblicoadulto, utilizzando competenze specialisti-che adeguate. Un importante obiettivo saràl’inserimento delle attività di visita scolasticaalle strutture locali INGV nel circuito dei pro-getti di divulgazione scientifica a caratterenazionale.

Università e Formazione Superiore

Ricerca e formazione sono temi stretta-mente collegati e le quindi la partecipazionedei ricercatori INGV alla formazione universi-taria attraverso attività di formazione, docen-ze ai corsi universitari, partecipazione aCorsi di Dottorato, Lauree Specialistiche,Master ed altri corsi verrà incoraggiata nelprossimo triennio ove sia possibile. L’INGV


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La copertina del CD-Rom dal titolo "Un viaggio attraverso la Terra" prodottodall’INGV allo scopo di illustrare sia le materie geofisiche che vulcanologichead un pubblico di “non addetti ai lavori”.

La copertina del volume per le scuole dal titolo "Se arriva il terremoto".

continuerà inoltre a finanziare il Dottorato di Geofisica a livello di 3 borse di studio all’anno anche per il prossimo triennio.L’INGV continuerà inoltre ad organizzare corsi di alta formazione sia al suo interno che presso il Centro Ettore

Majorana di Erice ed altri centri, attraverso corsi di formazione su specifici argomenti e le tradizionali Scuole Estive diErice su argomenti di interesse geofisico.


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Stato di attuazione delle Attività relativamente al 2003

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Introduzione

In questa sezione del Piano Triennale viene brevemente delineato lo stato di attuazione delle ricerche programmateper il 2003. Si ricorda che fino al 2003 tanto la programmazione annuale delle attività svolte dall’INGV quanto la loro ren-dicontazione avvenivano con riferimento alle Strutture dell’ente (individuate con Delibera CD n. 1/’01 del 18/1/’01), men-tre il presente Piano Triennale è stato organizzato con riferimento ad obiettivi da conseguire con il concorso di varieStrutture. In questa fase di transizione si è reso quindi necessario organizzare questa sezione del Piano Triennale anco-ra per Struttura, ma avendo cura di mettere in evidenza di volta in volta il rapporto che esiste tra la precedente organiz-zazione delle attività e la loro nuova strutturazione secondo lo schema degli Obiettivi Generali e Obiettivi Specifici.

Sezione di Catania

Le attività della Sezione di Catania si articolano nello svolgimento di ricerca, monitoraggio e sorveglianza in campogeofisico e vulcanologico. Nel 2003 le variegate attività programmate sono state modulate con le molteplici emergenzevulcaniche (Etna, Paarea, Stromboli) che hanno caratterizzato l’anno trascorso e portato la Sezione a svolgere un ruoloprimario anche nella consulenza scientifica agli organi di protezione civile (punto 5.B.1 del Piano Triennale).

In relazione ai punti del Piano Triennale, e precisamente 1.2 Metodologie per la sorveglianza e lo studio delle areevulcaniche attive, 2.3 Laboratori di chimica e fisica dlelle rocce, 3.A.3 Fisica del vulcanismo e 4.2 Pericolosità erischio vulcanico, la Sezione ha svolto una serie di ricerche e nuove misure applicate sia al monitoraggio dei processivulcanici che alla previsione delle eruzioni e degli eventi parossistici. In particolare, sono stati condotti:

• esperimenti di petrologia sperimentale per: (1) definire i campi di stabilità per i magmi basaltici dell’Etna; (2) definirele reazioni di breakdown dell’anfibolo in questi magmi e (3) definire i parametri cinetici del breakdown in modo da sti-mare i tempi di risalita;

• studi sulla variazione del tasso di effusione nel corso di eruzioni sommitali e laterali, con calcolo del tasso di effusio-ne sulla base di mappature termiche, e confronti tra i dati raccolti direttamente sul terreno e dati ottenuti da satellite,per risalire ai meccanismi che controllano l’alimentazione del vulcano;

• rilievi sui vulcani attivi (Etna, Stromboli, Panarea e Vulcano) con nuove metodologie applicate allo studio dell’attivitàeruttiva, ad es. mediante telecamera all’infrarosso termico, utilizzata anche per investigare zone potenzialmente insta-bili e soggette a crolli, e apertura di nuove fratture;

• mappature sistematiche del terreno con sonde radon per la individuazione di strutture tettoniche attive;• sviluppo di nuovi sistemi automatici di indagini sui vulcani (Progetto ROBOVOLC), come ad esempio il robot ideato

appositamente per eseguire rilievi sui vulcani attivi;• misure periodiche delle emissioni gassose dai crateri sommitali di Etna, Stromboli e Vulcano con tecniche FTIR, UVs

e COSPEC per evidenziare nuovi input di magma dal profondo o variazioni nel sistema di alimentazione;• analisi automatica mediante sistema VAMOS delle immagini e dei filmati registrati dalla rete di telecamere dell’INGV

- Sezione di Catania, per la previsione degli episodi parossistici a Stromboli.

Per quanto riguarda le attività in campo sismologico le azioni di natura tecnico-scientifica sono state principalmentefinalizzate al miglioramento dei sistemi di monitoraggio e sorveglianza. Per quanto riguarda invece le attività di ricercas.s., in aggiunta alle ricerche già finanziate da progetti esterni sono state individuate sei principali linee di attività, coeren-temente con i principali obiettivi (1.1 Metodologie di sorveglianza sismologica, 3.A.1 Sismologia, 4.1 Pericolosità erischio sismico) definiti all’interno dell’attuale Piano Triennale, sintetizzabili come segue:

• gestione e sviluppo della Rete Sismica Permanente e Mobile dell’INGV-CT;• ricerche finalizzate allo sviluppo, alla verifica e all’applicazione di nuove tecnologie e metodologie in ambito sismolo-

gico finalizzate al monitoraggio e alla sorveglianza; • studi e ricerche sulla sismicità dell’Etna, di Vulcano e di Stromboli e sugli eventi sismici delle aree tettoniche; • studi e ricerche sui segnali acquisiti dalle stazioni equipaggiate con sensori VBB;• studi e ricerche sulla dinamica dei processi sismogenetici; • studi e ricerche sulla sismicità da dati macrosismici, sulla tettonica attraverso analisi morfo-strutturali e paleosismolo-

giche e stime di hazard.

Nell’ambito della pericolosità sismica è stato inoltre attivato un task di Pronto Intervento Macrosismico sempre opera-tivo nel caso di eventi sismici avvertiti e/o del verificarsi di terremoti oltre la soglia del danno, al fine di fornire supportotecnico-scientifico agli organi di Protezione Civile.

Nel campo della geofisica le attività generali hanno soprattutto riguardato il potenziamento e l’ottimizzazione delle retistrumentali e degli approcci metodologici. Gli obiettivi relazionabili ai punti del Piano Triennale 1.2 Metodologie geofisi-che per la sorveglianza e lo studio delle aree vulcaniche attive, 1.6 Sistemi osservativi geodetici, 1.7Telerilevamento, 3.A.2 Geodinamica, 3.A.3 Fisica del vulcanismo, 4.2 Pericolosità e rischio vulcanico, possonoessere sintetizzati nei seguenti punti:

• gestione, ripristino e potenziamento dei sistemi di monitoraggio in continuo delle deformazioni del suolo (GPS e cli-nometria) all’Etna, alle Isole Eolie ed a Pantelleria;

• gestione, ripristino e potenziamento della Rete Magnetica in continuo all’Etna;• gestione, ripristino e potenziamento della Rete Gravimetrica dell’Etna;• ripetizione delle campagne di tutte le reti geodetiche. Sono state condotte campagne periodiche di misura sulle reti di

trilaterazione EDM dell’Etna, su quelle geodetiche GPS all’Etna, Lipari, Vulcano, Pantelleria, Monti Peloritani e Strettodi Messina e su quelle gravimetiche dell’Etna. I dati di tutte le campagne sono stati elaborati immediatamente dopo illoro termine, per fornire al sistema di sorveglianza della Sezione, l’aggiornamento sullo stato di attività delle areemonitorate. Numerosi e approfonditi rapporti sono stati forniti al Dipartimento di Protezione Civile. Oltre a queste atti-vità legate al monitoraggio delle aree sismiche e vulcaniche siciliane, sono state svolte attività di misura e prospezio-ne per l’istallazione di reti GPS e topografiche su aree vulcaniche non italiane (in Grecia a Santorini e nella RepubblicaDemocratica del Congo al Nyiragongo);

• gestione e potenziamento del Laboratoro di Telerilevamento. Questo laboratorio, realizzato nell’ambito di un progettoGNV, è stato ulteriormente potenziato nell’hardware e nel software; sono stati raggiunti importanti risultati sui datiinterferometrici relativi ai recenti eventi eruttivi all’Etna e sul vulcano Niyragongo (Rep. Dem. Congo) ed ha collabo-rato con l’ESA nell’ambito di un “International Charter Space and Major Disasters” attivato dalla Protezione CivileItaliana a seguito degli eventi esplosivi di Stromboli dell’aprile 2003;

• gestione e potenziamento del Laboratorio di Tecnologie dei Sistemi Dinamici per la Geofisica dei Vulcani, scientifica-mente gestito in collaborazione con il Dipartimento Elettrico, Elettronico e Sistemistico dell’Università di Catania, cheoltre ai già collaudati contributi nel campo della geofisica ha cominciato ad affrontare aspetti più vulcanologici comela simulazione di flussi lavici con Reti Neurali Cellulari (CNN).

Inoltre, in aggiunta alle normali attività già programmate si è principalmente dovuto fare fronte anche alle esigenzescientifiche e di monitoraggio derivate dalla crisi eruttiva di Stromboli, dove sono stati realizzati nuovi sistemi osservativie potenziati quelli già esistenti. I risultati possono essere sintetizzati come di seguito:

• monitoraggio geodetico-topografico dei movimenti della Sciara del Fuoco (Stromboli): questo risultato è stato raggiun-to nella prima fase dell’emergenza con misure discrete di tipo tradizionale (EDM), che poi sono state integrate da unsistema di monitoraggio continuo 3D su punti di controllo installati nella Sciara, realizzato mediante la messa in operadi una stazione di misura robotizzata installata in località la bronzo e controllata in modo remoto dalla Sezione diCatania;

• monitoraggio geodetico in continuo dei movimenti della Sciara del Fuoco (Stromboli): per la prima volta al mondo èstata realizzata una rete di monitoraggio GPS in “tempo-reale” dei movimenti del suolo in prossimità di un cratere atti-vo; il sistema è del tutto automatico ed è controllato in modo remoto dalla Sezione di Catania;

• monitoraggio magnetico in continuo dell’isola di Stromboli: nel corso del primo semestre del 2003, è stata progettatae realizzata la rete di piccola apertura per la misura dell’intensità totale del campo magnetico a Stromboli;

• monitoraggio gravimetrico in continuo dell’isola di Stromboli: a maggio è stata installata una stazione in acquisizionecontinua sul versante NE dell’isola (circa 200 m s.l.m.).

Nel complesso i risultati raggiunti nel potenziamento delle reti strumentali e degli approcci metodologici sopra riporta-ti hanno portato importanti contributi nella conoscenza della dinamica delle aree oggetto di monitoraggio, come testimo-niato dai numerosi contributi scientifici prodotti nel corso dell’anno (pubblicazioni, partecipazione a workshop, simposi econvegni).

Infine è importante evidenziare che nel 2003, come fondamentale obiettivo programmato nell’anno precedente, èstato realizzato il trasferimento e la completa unificazione e centralizzazione della Sala Operativa di sorveglianza H24presso la sede principale della Sezione (piazza Roma). Tutti i segnali provenienti dalle reti permanenti dei vulcani sicilia-ni e della Sicilia orientale (telecamere, reti sismiche, clinometriche, GPS, gravimetriche e magnetometriche) sono ristra-smessi alla nuova Sala Operativa unificata presso la sede principale, dove si trova quasi tutto il personale e dove sonocollocati tutti i laboratori scientifici.


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Centro Nazionale Terremoti

La principale attività del Centro Nazionale Terremoti (CNT) è quella dell’osservazione e dello studio dei terremoti in Italiae nel Mediterraneo, sia per scopi di sorveglianza e quindi di protezione Civile, che per fini di ricerca sulle cause dei terremo-ti e sulla struttura dell’interno della Terra. Lo sforzo principale del triennio 2001-2003 è consistito nella sorveglianza sismicadel territorio, che include (a) l’espletamento dei turni H24 di personale esperto presso la sala sismica del CNT a Roma e lacomunicazione delle informazioni agli organi di Protezione Civile; (b) la gestione e manutenzione dei sistemi di monitorag-gio sismico del territorio italiano e del Mediterraneo; (c) l’adeguamento e il potenziamento delle reti di monitoraggio e deisistemi di archiviazione e distribuzione dei dati; (d) l’analisi e la distribuzione dei dati rilevati dalle reti sismiche. Inoltre, le atti-vità del CNT si sono sviluppate nei settori di (e) Geodesia; (f) Telerilevamento (g) recupero e archiviazione informatica deibollettini e dei sismogrammi antichi; (h) la 77realizzazione di progetti specifici per lo studio di particolari aree sismiche e vul-caniche; (i) formazione e informazione.

Tutte queste attività proseguiranno nel triennio 2004-2006 (punti 1.1., 1.6., 1.7., 2.5., 3.A.1, 3.A.2, 3.A.3, 4.1., 5.A.1,5.B.1, 5.B.2, 5.C.2 e 5.C.3 del Piano Triennale). Questi compiti (a, b, c, d) sono stati portati avanti anche grazie alla conven-zione triennale (2001-2003) tra INGV e Dipartimento di Protezione Civile della Presidenza del Consiglio dei Ministri.

Il primo tema che viene trattato riguarda la Sorveglianza sismica del territorio italiano-gestione e sviluppo di reti sismi-che. Nel corso del 2003 sono stati effettuati importanti investimenti per lo sviluppo delle reti sismiche, in primo luogo la ReteSismica Nazionale (RSN), ma anche la rete del Mediterraneo (MedNet) e la Rete Mobile e di Pronto Intervento. Quest’ultimaè stata particolarmente attiva tra la fine del 2002 e il 2003, con numerosi interventi in aree sismiche, anche a seguito di ter-remoti importanti, e in aree vulcaniche attive (Sicilia settentrionale, settembre-ottobre 2002; Molise, ottobre-dicembre 2002;Stromboli, gennaio-dicembre 2003; Nyragongo, ottobre-novembre 2003; Abruzzo-Progetto FIRB, settembre-dicembre 2003;Antartide, novembre-dicembre 2003). Nell’ambito dello sviluppo dei sitemi di osservazione dei terremoti (cap. 1.1 delTriennale 2004-2006), un contributo importante, a partire dal 2003, proviene dal Progetto PROSIS, finanziato dal MIUR, cheha visto nello scorso anno la realizzazione del Centro per la Sismologia e l’Ingegneria Sismica in Irpinia (a Grottaminarda,AV). Nel prossimo triennio il progetto contribuirà decisamente all’adeguamento della rete sismica e geodetica in Italia meri-dionale. Nel corso del 2003 gli sforzi per l’adeguamento delle reti si sono concentrati in Italia centrale e settentrionale, conla realizzazione di numerose nuove postazioni, tutte dotate di acquisitori digitali a tre componenti e a banda allargata. Lastrategia usata prevede diverse tipologie di collegamento: collegamenti diretti numerici (CDN) terrestri, in sostituzione diquelli analogici adottati per la RSN negli anni ’80 e ’90 e tuttora in uso su oltre metà della rete, e collegamenti satellitari.Questi ultimi, sperimentati nel corso del 2001, sono stati messi a punto e utilizzati su 8 nuove stazioni installate nel corso del2003. Per quanto riguarda le stazioni digitali con collegamento terrestre, sono stati adottati gli acquisitori progettati e realiz-zati presso i laboratori del CNT, denominati GAIA. Alla fine del 2003, le stazioni sismiche di questo tipo installate e funzio-nanti erano 42, mentre il totale delle stazioni della RSN acquisite e funzionanti erano 130 (comprendendo le GAIA digitali, lesatellitari, le “vecchie” analogiche).

Un secondo importante tema riguarda la Sorveglianza sismica del territorio italiano e il sistema di acquisizione dati. Nelcorso del 2003 è proseguito lo sviluppo del nuovo sistema di acquisizione dei dati del CNT, che raccoglie i dati della RSNdescritti sopra e quelli provenienti in varia forma da altre reti. Tra queste, la rete MedNet, con stazioni a larga banda in varipaesi dell’area mediterranea (vedi sotto), le reti gestite dalle altre sezioni INGV (Vesuvio, Campania, Etna, Stromboli), tuttecollegate in tempo reale con la sede di Roma; le reti dell’Italia nord-orientale e dell’Italia nord-occidentale, gestite rispettiva-mente dall’INOGS e dall’Università di Genova, che inviano i dati in tempo differito. L’intero nuovo sistema di acquisizione,che nel 2003 è divenuto pienamente operativo presso la sala di sorveglianza sismica del CNT a Roma, consente ora di otte-nere le prime localizzazioni ipocentrali automatiche entro 30-40 secondi dai terremoti, e la stima della magnitudo entri 2-3minuti. Questo sistema, corredato di numerosi applicativi software sviluppati dai tecnologi e ricercatori del CNT per la visua-lizzazione e l’analisi dei dati in tempo reale, è stato utilizzato dai turnisti H24 della sala sismica per l’analisi in tempo realedella sismicità italiana.

Sono state messe a punto le procedure per la diffusione dei dati sull’attività sismica in Italia, attraverso invio di messag-gi di posta elettronica, sms e sul sito web dell’INGV. È proseguita inoltre l’attività di analisi e distribuzione dei dati della RSN,che vengono regolarmente interpretati, controllati e resi disponibli attraverso il sito web dell’INGV (www. ingv.it).

Gli ultimi tre anni hanno visto un considerevole miglioramento della rete mediterranea a larga banda MedNet, sotto moltiaspetti. Attualmente sono in funzione 19 stazioni, tutte dotate di acqusitori a 24 bit e sensori a banda molto larga, alcunedelle quali sono gestite in cooperazione con Istituti nazionali ed esteri. Molti degli obbiettivi fissati nel Piano Triennale prece-dente sono stati raggiunti, alcuni addirittura superati, quale ad esempio il trasferimento in tempo reale dei dati al MedNetData Center (MNDC) di Roma. Grazie alla favorevole posizione delle stationi italiane nel Mediterraneo, alla presenza di sta-zioni in aree altrimenti sguarnite (vedi i Balcani), alla disponibità dei dati in tempo reale, la rete costituisce un pilastro fonda-mentale nella rete virtuale europea VEBSN che si è delineata grazie al Progetto Europeo MEREDIAN. Il Centro Dati MedNetha parimenti effettuato un notevole balzo in avanti, grazie all’implementazione di un data-base relazionale e di un sistema diridistribuzione dei dati in tempo reale. È attivo un sistema di gestione delle richieste dati dei singoli utenti.

Le cooperazioni internazionali fra MedNet e le altre Istituzioni internazionali coinvolte hanno avuto una corrispondenteevoluzione. Lo scambio dati avviene in tempo reale con altri Centri Dati, sia nazionali (Austria, Grecia, Bulgaria, RepubblicaCeca, Romania, etc.), che sovranazionali (IRIS Data Management Center, GEOFON, ORFEUS Data Center).

Negli ultimi mesi del 2002 la Rete di Sismica Mobile di Pronto Intervento era intervenuta in occasione dei forti eventisismici di Palermo (settembre-ottobre) e del Molise (ottobre-dicembre). Nel corso del 2003 sono proseguite le analisi dei datiregistrati durante queste due sequenze, applicando tecniche consolidate e innovative per la localizzazione dei terremoti eper la determinazione della struttura di velocità tridimensionale del volume sismogenetico.

Nel periodo gennaio-marzo 2003 vi è stato un forte impegno per la realizzazione della rete sismica di Stromboli, a segui-to della crisi eruttiva del vulcano. In collaborazione con la Sezione OV-INGV, è stata progettata, installata e resa operativa,anche attraverso collegamenti telematici con le sedi INGV, una rete a larga banda che fa uso degli acquisitori GAIA, proget-


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tati e realizzati presso i laboratori INGV del CNT. La rete è tuttora funzionante.Negli ultimi mesi dell’anno, i ricercatori e tecnici del CNT hanno progettato e installato una rete sul vulcano Nyragongo,

con caratteristiche simili a quella di Stromboli. Questa attività rientra nell’ambito di un progetto finanziato dall’ONU.A dicembre 2003, il CNT ha partecipato ad un progetto di studio della struttura della crosta e del mantello nella regione

antartica attraverso la messa in funzione di alcune stazioni sismiche, in continuità con studi analoghi condotti negli anni pre-cedenti.

A partire da settembre 2003, è stata installata una fitta rete di 30 sismometri in un’area ad elevato rischio sismico in Italia(l’Abruzzo), nell’ambito di un progetto FIRB finanziato dal MIUR, in collaborazione con INOGS e Università di Genova.

Il laboratorio Sismos per il recupero e l’archiviazione in formato digitale dei sismogrammi antichi è unico al mondo per lasua struttura operativa, il suo personale e i macchinari in uso. Nel corso del 2003, sono state portate a regime tutte le fasidel complesso progetto Sismos, che prevede il recupero, la scansione e l’archiviazione in formato digitale dell’intero patri-monio storico dei sismogrammi e dei bollettini italiani, a partire dalla fine dell’800 e fino all’inizio dell’era digitale di registra-zione dei terremoti (gli anni ‘80 del 1900). Nel corso dell’anno sono stati perfezioneti i sistemi di archiviazione dei dati, e pre-disposte le procedure per la distribuzione dei dati stessi attraverso il sito web INGV, che verrà attivato nel corso del 2004.Oltre 10.000 sismogrammi sono stati scansionati e archiviati. Parallelamente, i dati cartacei dei bollettini antichi dello stessoperiodo sono stati scansionati, archiviati in formato grafico digitale e in buona parte resi alfanumerici.

Nel corso del 2003 è stato avviato il Progetto EuroSeismos, che attraverso il coordinamento di 28 paesi della regioneEuro-Mediterranea sta raccogliendo i sismogrammi storici di oltre 500 importanti terremoti della regione. I sismogrammi dialcuni di questi paesi (Spagna, Belgio, Croazia, Slovenia, Albania, oltre a quelli italiani) sono stati portati presso i laboratoriSismos nel 2003, dove sono stati scansionati, archiviati e distribuiti in formato grafico digitale ai paesi di origine. Nell’ambitodel progetto Sismos sono state sviluppate delle procedure software ad hoc per l’archiviazione e la distribuzione dei dati eper la vettorializzazione dei sismogrammi (programma Teseo). Quest’ultimo riveste una importanza notevole per consentirelo studio con tecniche moderne dei forti terremoti del secolo passato, con ricadute notevoli sulla valutazione della pericolo-sità sismica in Italia e nel Mediterraneo.

Sono proseguite infinele attività di studio della cinematica di numerose regioni italiane e del Mediterraneo sia mediantel’analisi di stazioni GPS permanenti, sia attraverso campagne eseguite nel corso del 2003. Risultati originali in questo setto-re sono stati presentati in alcuni convegni, pubblicati o sottoposti per la pubblicazione. In particolare, sono proseguite le atti-vità sulle reti: (a) CA-GEONET, nell'Appennino Centrale, composta da 130 stazioni; (b) Sannio-Matese, composta da 30 sta-zioni in collaborazione con l'INGV-OV; (c) una nuova rete nell'area dell'Aremogna, Cinquemiglia; (d) un nuova rete nell’areasismogenetica Lametia Terme – Rosarno.

Nel 2003, è anche proseguita l’attività di realizzazione di un primo nucleo di stazioni GPS permanenti che verrà amplia-to a scala nazionale nel prossimo triennio peri costituire una rete permanente sul territorio italiano. Parte di questa rete verràrealizzata nell’ambito e con finanziamenti del progetto PROSIS del MIUR, sopra citato, per le regioni dell’Italia meridionale.In particolare, sono state sperimentate differenti modalità di trasmissione dei dati (modem, satellite, ecc.) mettendo a con-fronto diversi ricevitori di ultima generazione, al fine di garantire sia la qualità che un’acquisizione in tempo reale del datogeodetico GPS. Un’ulteriore attività portata avanti nel 2003 è quella relativa alle misure GPS nell’area dell’arco eolico, in par-ticolare Panarea e Stromboli, a seguito delle crisi del 2002. Sono state inoltre svolte misure GPS per lo studio della cinema-tica nell’Appennino Settentrionale (progetto RETREAT) e per il monitoraggio di corpi franosi (di Rocca Pitigliana).

Il Laboratorio di Geodesia e Telerilevamento si occupa inoltre dell’analisi di dati telerilavati d’aereo e da satellite per lostudio delle deformazioni crostali e per l’osservazione e lo studio di fenomeni vulcanici. Nel 2003 le ricerche si sono orien-tate principalmente sullo studio dei lenti movimenti del suolo. Argomenti e risultati: (a) Affinamento dell’algoritmo per l’anali-si di serie temporali di interferogrammi, con alcune applicazioni in aree tettonicamente attive, come l’Appennino centrale. (b)Analisi di singoli interferogrammi SAR per lo studio delle deformazioni lente nelle aree di presunta “lacuna sismica” di Cittàdi Castello e Val d’Agri-Vallo di Diano; nella Tessaglia e nell’area di Algeri. Sono state individuate delle deformazioni localiz-zate, la cui origine è in corso di studio. (c) Integrazione di dati SAR e dati ottici da satellite per la mappatura delle aree dan-neggiate da terremoti, con applicazione al terremoto di Izmit in Turchia. Sono stati sviluppati degli algoritmi appositi per leanalisi di change detection su dati multitemporali, ottenendo un buon accordo con dati di terreno per le aree a maggiore livel-lo di danno. (d) Sperimentazione della tecnica degli scatteratori permanenti (PS: “Permanent Scatters”) nell’area dei ColliAlbani. Sono state elaborate mappe di velocità del terreno che hanno consentito la realizzazione di modelli analitici della sor-gente della deformazione. (e) Realizzazione di strumenti software per l’analisi di dati geodetici e DInSAR in ambiente GIS.Sviluppo dell’architettura di un sistema informatico per la condivisione di dati territoriali e telerilevati (GEOSERVER).

Allo scopo di osservare in modo sistematico l’andamento del flusso di calore e la distribuzione della temperatura dellezone termicamente attive (vulcani attivi o quiescenti), sono proseguite le analisi di serie multitemporali di immagini nell’infra-rosso. Durante il 2003 è proseguita l’analisi della struttura termica e del flusso di calore emesso da colate laviche attive edalla zona sommitale dell’Etna mediante serie temporali di dati acquisiti dal LANDSAT TM ed ETM nel periodo 1984-2001.Lo studio ha fornito l’andamento del flusso termico per il periodo 1984-1993, mentre sta proseguendo il completamento delleserie d’immagini LANDSAT per il periodo 1993-2002. Sono inoltre proseguiti gli studi per associare le caratteristiche termi-che osservate ad altri parametri importanti per lo sviluppo delle colate (reologia e topografia). Sono state consolidate le tec-niche per stima della SO2 contenuta nel plume dell’Etna (ProgettI: GNV 2001-2003, ASI 2001-2004) basata su immagini nel

IR termico. Sono stati inoltre sviluppati algoritmi per la stima di CO2 e H2O emessa da plumes vulcanici. Per quello che

riguardo lo sviluppo di nuovi sensori per il telerilevamento, nel 2003 e’ stato completato il sistema aereo “FASA” dedicatoall’analisi delle zone termicamente attive ed alla composizione plumes vulcanici (Progetto ASI-DLR 2001-2004). Il sistema èstato testato mediante l’organizzazione di una campagna sui vulcani attivi italiani (estate 2003).


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Sezione di Milano

Durante il 2003 le attività della Sezione si sono concentrate prevalentemente attorno ai temi:

• Sviluppo dei sistemi di osservazione, con riferimento a: i) messa a punto di una rete sismica di pronto intervento;ii) raccolta dati macrosimici;

• Attività sperimentali e laboratori, con riferimento a: i) implementazione del sistema di acquisizione di dati storici; ii)determinazione di completezza dei dati storici; determinazione di sorgenti di terremoti forti a partire da dati storici;

• Struttura e dinamica dell’interno della Terra, con riferimento a: i) analisi e simulazione della struttura interna dellaTerra; ii) analisi di dati strumentali di sismicità per la determinazione di vari parametri, per la modellazione di sorgen-ti e per la valutazione di effetti locali;

• Pericolosità e rischio sismico, con particolare riferimento a: i) leggi di attenuazione, effetti di sito e definizione discenari di scuotimento atteso; ii) metodologie innovative e applicazioni di valutazione di pericolosità su aree vaste; iii)definizione di scenari di danno atteso;

• L’impegno verso le istituzioni e verso la società, con riferimento a: i) sviluppo e gestione di Banche Dati di inte-resse nazionale e europeo, con particolare riferimento alla raccolta e disseminazione di dati: a) storico-macrosismici;b) di indagini a rifrazione a basso angolo; c) geografici e bibliografici; ii) indagini di pericolosità sismica in relazionealla normativa sismica; iii) metodologie per interventi nel settore della formazione e informazione.

Nell’ambito dell’Obiettivo Generale 1. Sviluppo dei sistemi di osservazione, punto 1.2 Sorveglianza sismologica-Rete sismica nazionale, la Sezione ha collaborato con CNT per la ricerca di siti per l’installazione di stazioni sismichedella rete Nazionale nel Nord-Italia sono stati valutati oltre 20 siti. Quelli che ad una prima analisi speditiva indicavanovalori del rumore di fondo accettabili sono stati monitorati in dettaglio, per periodi variabili da una settimana a qualchemese.

Per quanto riguarda invece la Rete mobile e reti regionali è stato portato a termine il progetto di ottimizzazione edaggiornamento del parco strumentale, provvedendo all’upgrade di 14 stazioni da Mars88/FD a Mars88/MC, passandocioè da una registrazione dei dati su floppy alla trasmissione diretta dei dati via modem. Sono attualmente in funzione 3stazioni in Lombardia e 2 in Veneto con elaborazione completa di segnali in sede. In occasione degli eventi dell’11 Aprile2003 (area Novi Ligure) e del 14 settembre 2003 (area Appennino Bolognese) sono state installate stazioni sismiche tem-poranee in appoggio alle stazioni della Rete Sismica Mobile del CNT. Dalla fine di maggio sino ai primi di dicembre del2003, le 6 stazioni MARS88/FD sono state impiegate in Molise nel monitoraggio della zona interessata dalla sequenzasismica dell’ottobre-novembre 2002. Il personale della Sezione ha partecipato ai turni di sorveglianza previsti per lagestione dell’Emergenza Stromboli.

Infine, nel settore delle Osservazioni macrosismiche il gruppo di lavoro QUEST ha condotto il rilievo degli effetti deiterremoti del forlivese (26 gennaio 2003), della Valle Scrivia (11 aprile 2003) e dell’Appennino bolognese (14 settembre2003), rendendo tempestivamente disponibili i dati raccolti.

Nel quadro delle attività di cui all’obiettivo 1.9 Reti informatiche e GRID è stata curata la gestione della rete e delleinfrastrutture informatiche di sezione nella prospettiva di realizzare il nodo di Milano del progetto INGV-GRID, partendodalla completa integrazione di ambienti operativi eterogenei in uso nella sezione (Unix, Linux, Windows, MacOS, ecc). Èstata curata la realizzazione di una struttura ridondante per la gestione di situazioni di emergenza sui server di sezioneche gestiscono risorse di uso comune (DNS, MailServer, HttpServer). Sono stati inoltre testati alcuni strumenti e proto-colli (Mbone) per l’attivazione di sistemi di teleconferenza.

Per quanto riguarda invece l’Obiettivo Generale 2. Attività sperimentali e Laboratori, e in particolare la voce 2.5Laboratorio di storia dei fenomeni naturali-Ricerche sulla simicità di lungo periodo in area mediterranea, sonostati realizzati studi di terremoti storici avvenuti in territorio italiano e nel bacino del Mediterraneo. È stato completato lostudio di alcuni forti terremoti appartenenti a zone la cui attività è moderata o poco conosciuta (es.: Val d’Agri,Amatriciano) ed è stato completato lo studio della sismicità del Casentino, che ha portato alla luce numerosi eventisconosciuti alla tradizione sismologica. È stato predisposto un nuovo studio e una distribuzione degli effetti in termini diintensità macrosismica per 40 terremoti di moderata intensità che hanno interessato la Pianura Padana e il margine pre-alpino. È stato completato lo studio dei terremoti dell’aprile 1894 in Grecia centrale ed è stata predisposta una revisionedei più forti terremoti che hanno interessato la costa dell’Adriatico orientale, con particolare riferimento alla Dalmazia, trail 1300 e il 1800.

È stata inoltre approfondita e sperimentata la metodologia di valutazione della completezza della storia sismica di unsito attraverso un approccio storico. A partire dall’insieme dei dati disponibili per 20 località sul territorio italiano sono statidefiniti intervalli di completezza estesi dalle località studiate a 5 macrozone, per valori di Ms≥5.8 e 6.4.

Nell’ambito dell’Obiettivo Generale 3. Studiare e capire il Sistema Terra, e in particolare della voce 3.A.1Sismologia-Analisi e simulazione della struttura interna della Terra, è stata ricostruita l’evoluzione del nucleoArcheozoico del cratone nord-Americano (la Superior Province) in chiave di plate tectonics. A tale scopo all’analisi di datisismici di tipo R/WAR ed NVR si è aggiunta la modellazione gravimetrica e lo studio delle proprietà sismiche delle rocce.È stata effettuata la mappatura di una zona di elevata anisotropia con polarizzazione subparallela allo strike dello slabpresente nella Vrancea attraverso l’analisi delle fasi SKS. È stata evidenziata un’anomalia di velocità che delinea il bordomeridionale del golfo di Pozzuoli mediante una prima inversione tomografica su circa 77000 primi arrivi (fasi P). Per quan-to concerne la tomografia dell’Arco Eoliano, si è ripreso il lavoro di mappatura della Moho inquadrandolo in un contestoregionale, attraverso l’inversione di dati di sismica a rifrazione raccolti negli anni ‘70-‘80 nella zona dell’Arco Calabro e


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Tirreno sud-orientale. Nel quadro del tema Caratterizzazione di dettaglio di strutture sismogenetiche sono state analizzate le registra-

zioni di stazioni sismometriche a 3 componenti ed accelerometriche in uso dalle reti sismometriche INOGS (area fiulana,periodo 1995-2002) e dalla Rete Sismica gestita dall’Università di Genova (area Italia Nord-Occidentale ed Appenninosettentrionale, periodo 1996-2001). Le procedure per il calcolo della magnitudo locale, calibrate sui dati della rete sismi-ca dell’Università di Genova, sono state applicate agli aftershocks del terremoto di Izmit del 1999. Sono stati approfondi-ti gli studi sulla parametrizzazione delle sorgenti dei forti terremoti in Sud America già avviati nel corso del 2002, con par-ticolare attenzione alla Colombia, per la quale sono stati svolti studi interdisciplinari con contributi di tipo geologico esismologico.

Numerose attività hanno riguardato l’Obiettivo Generale 4. Comprendere e affrontare i rischi naturali, e in partico-lare la voce 4.1 Pericolosità e Rischio Sismico. Una prima linea di attività ha riguardato la voce Leggi di attenuazione,effetti di sito e definizione di scenari di scuotimento atteso. Sono stati confrontati diversi approcci probabilistici perstimare la probabilità di avere una data intensità al sito in funzione della distanza e dell’intensità epicentrale Io. L’analisiè stata effettuata per la regione umbro-marchigiana usando direttamente i dati di intensità e ipotizzando una sorgentepuntiforme in un mezzo isotropo. Inoltre, i dati macrosismici sono stati analizzati anche usando l’ipotesi di una sorgentea faglia estesa in due diverse applicazioni: la prima in Toscana dove si è usato il codice WINTENSO per la ricostruzionedel campo macrosismico del terremoto della Garfagnana del 1920; la seconda in Macedonia utilizzando il codice FINSIM.In questo ultimo caso al fine di evidenziare anche gli effetti di direttività, la distribuzione delle intensità osservate del ter-remoto di Skopje (Macedonia) del 26 luglio 1963 è stata confrontata con quella delle simulazioni di scuotimento ottenutecon il metodo stocastico, a partire da informazioni sismologiche della sorgente e geofisiche del mezzo. L’approccio sto-castico è stato integrato con la tecnica di calcolo deterministico in un metodo denominato DSM che utilizza sempre unasorgente a faglia estesa. Il metodo è stato ottimizzato e validato confrontando i risultati ottenuti, anche con metodi deter-ministici puri e con altre tecniche ibride ampiamente documentate, simulando il terremoto dell’Umbria del 26 settembre1997 (ore 9:40). Nel confronto sono stati inclusi anche gli effetti di sito e l’attenuazione lungo il percorso utilizzando le fun-zioni di trasferimento e la legge di attenuazione ottenute dallo studio di circa 500 dati strong-motion registrati durante tuttala sequenza sismica di Colfiorito. Sono stati considerati gli effetti di direttività simulando i picchi di accelerazione del ter-remoto di Sellano del 14 ottobre 1997, osservati a distanze minori di 50 km. Un ulteriore approccio, che utilizza dis-tribuzione statistiche per la modellazione dello spettro di Fourier complesso (fasi ed ampiezze), è stato impiegato pergenerare accelerogrammi sintetici per le zone del Montenegro, Italia Centrale e Nord-Orientale. Un particolare effetto disito è stato inoltre considerato analizzando la probabilità di innesco di una frana di crollo in funzione dell’angolo del pen-dio e del valore di picco di accelerazione. A questo scopo è stato sviluppato il software SIMULATOR che individua i per-corsi dei massi lungo il pendio e permette di valutare il rischio delle infrastrutture e delle aree edificate in funzione dellapericolosità indotta per frane di crollo.

Una seconda linea di attività ha riguardato Scenari di danno atteso. Per quanto concerne la stima della vulnerabili-tà si è proceduto all’analisi del campione marchigiano degli edifici danneggiati dal terremoto Umbria–Marche 1997, e all’e-strazione delle informazioni utili circa gli edifici in cemento armato, al fine di tarare il metodo di stima del danno degli statilimite. Nel progetto GNDT di Vittorio Veneto la stima del danneggiamento sismico si è concretizzata nella messa a puntodi una procedura capace di utilizzare i dati delle mappe scuotimento fornite, sia per diversi scenari deterministici, sia perle analisi probabilistiche assemblando, in questo caso, i risultati per le diverse categorie di suolo. È stato parallelamenteelaborato un codice di calcolo per la classificazione di vulnerabilità e la valutazione del danno congruenti con le indica-zioni della scala EMS98 e le matrici di danno MKS. In collaborazione con il DipTeRis e il DISEG dell’Università di Genova,la tecnica di modellazione basata sull’utilizzo di funzioni di Green empiriche (EGF) è stata applicata a una chiesa diRipabottoni danneggiata dal terremoto del 31 ottobre 2002. Lo scopo preliminare è di confrontare i danni osservati conquelli prodotti numericamente, al fine di valutare l’efficacia del metodo. I primi risultati mostrano un notevole accordo conil danneggiamento osservato.

Per valutare l’esposizione urbana alla pericolosità indotta delle tubature del gas si è analizzata la situazione di Cataniae si sono individuati gli edifici strategici, le chiese ed il numero di abitanti coinvolti in caso di ripetizione del massimo ter-remoto storico. Analisi di rischio sismico sono state condotte anche in Liguria Occidentale (progetto di cui è iniziata la fasedi archiviazione e disseminazione dei dati) e segnalano che la stima dei danni attesi a scala sub-regionale è ancora moltodipendente dalla scelta del terremoto di scenario. Infine all’interno del progetto EC “RISK_UE” è stata messa a punto unametodologia per la creazione di scenari di scuotimento ai fini di valutazione del rischio in aree urbane, con applicazionealla città di Catania.

Numerose attività sono state svolte nell’ambito dell’Obiettivo Generale 5. L’Impegno verso le Istituzioni e verso laSocietà. Per quanto riguarda la voce 5.A. Banche dati–Sismologia, è proseguito il mantenimento on-line dei database,elaborazioni e cataloghi macrosismici esistenti (CPTI, NT, DOM, IMAX) ed è continuato lo svolgimento della funzione di“key-nodal member” dell’EMSC per la disseminazione dei dati storico-macrosismici. È stata compilata una versione pre-liminare del catalogo parametrico CPTI, detta CPTI2, a partire dall’inventariazione di tutti i dati macrosismici non utilizza-ti per la compilazione del catalogo CPTI oppure resisi disponibili successivamente (circa 600 terremoti provenienti prin-cipalmente dalla nuova versione del catalogo CFTI, dai database svizzero e francese ECOS e SISFRANCE, dal BollettinoMacrosismico ING, oltre che da singoli studi areali o monografici).

Sono state definite le linee-guida per la riorganizzazione della banca dati ReWARD delle forme d’onda delle indaginia rifrazione/riflessione a grande angolo registrate in territorio italiano ed è stata compiuta una revisione del prototipo didatabase, con particolare riferimento ai dati delle campagne effettuate in Calabria negli anni ‘70-’80. Inoltre è stato por-tato a termine il porting del database e dei relativi strumenti di interrogazione su Web da un ambiente proprietario comeINFORMIX (IBM) a un ambiente Open Source tipo MySQL.

Per quanto riguarda la voce 5.B.1. Organismi Nazionali va ricordata l’elaborazione della Mappa della pericolosità a


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scala nazionale per l’Italia. Per soddisfare l’esigenza di una mappa di pericolosità sismica di riferimento per l’individua-zione delle zone sismiche, formulata dall’Ordinanza PCM del 20 marzo 2003, n. 3274, All. 1, è stato istituito un gruppo dicoordinamento INGV che ne ha curato la redazione. L’attività in questo ambito è stata quindi ridefinita e determinata inmodo significativo dalla scadenza ravvicinata di consegna della mappa (novembre 2003). In particolare, questa Sezioneha coordinato l’operazione e ha collaborato allo sviluppo i seguenti prodotti: i) zonazione sismogenetica ZS8, coerentecon le più recenti informazioni in materia di sismicità e tettonica; ii) aggiornamento del catalogo dei terremoti; iii) qualifi-cazione delle relazioni di attenuazione più aggiornate; iv) definizione della completezza dei dati storici con approcci inno-vativi e aggiornamento delle metodologie di determinazione dei tassi di sismicità. La mappa, che ha valorizzato un note-vole insieme di dati prodotti dall’ente e non ancora pubblicati, è stata consegnata nei tempi previsti al Dipartimento per laProtezione Civile che ha avviato le procedure di referaggio secondo gli standard internazionali.

Nel quadro della voce 5.C. Formazione e Informazione, e in particolare 5.C.1. Musei, biblioteche e attività edito-riale, sono stati resi disponibili i prodotti del riordino del materiale cartografico; inoltre, sono stati integrati i servizi di con-sultazione on-line dei periodici tramite attivazione di accessi a riviste di editori minori di specifico interesse per la Sezione,ed è proseguita la catalogazione dei libri e dei periodici. È stata curata la pubblicazione dei Proceedings del Workshop“Investigating the records of past earthquakes” (Erice, 2002), che conterrà circa 50 articoli sullo stato degli studi di sismo-logia storica in 20 paesi.

Nel settore della infrastruttura web di cui alla voce 5.C.2 Sistema informativo sul Web è stato riorganizzato il sito disezione, in accordo con i criteri di usabilità e con un’impostazione tale da consentire l’accesso alle informazioni di carat-tere istituzionale, a settori tematici di attività della sezione e fornire visibilità ai risultati scientifici. Attraverso il sito è statasvolta attività di informazione in occasione di tre eventi nel centro-nord di media energia (Forlivese, Novi Ligure,Bolognese). Con l’obiettivo di rendere trasparenti le attività connesse alla redazione della mappa di pericolosità sismicaprevista dall’ordinanza PCM 3274 è stato allestito il sito web http://zonesismiche.mi.ingv.it, dedicato a rendere pubblicala documentazione del progetto e a favorire la discussione attraverso un dibattito telematico. Sono infine stati sperimen-tati alcuni strumenti (ArcIMS, TimeMap) e tecnologie (SVG) per l’archiviazione e la diffusione di dati georeferenziati (Web-GIS).

Infine, nel quadro della voce 5.C.3 Attività per scuole, università e formazione superiore, è entrato pienamentenella fase operativa il progetto GNDT “Edurisk”. Questa fase ha comportato la realizzazione di tre strumenti didattici pro-gettati rispettivamente per la scuola dell’Infanzia (il kit “Se arriva il terremoto”), per la scuola elementare (“A lezione di ter-remoto”) e per la scuola media (“Terremoti come e perché”). Contestualmente è stato concordato un progetto di speri-mentazione degli strumenti didattici con una quindicina di Istituti Comprensivi in Friuli Venezia Giulia, Romagna eCalabria, coinvolgendo circa 200 insegnanti per i quali è stato realizzato uno specifico percorso formativo. L’attività di spe-rimentazione è attualmente nel suo pieno svolgimento. Nell’ambito del medesimo progetto si sta realizzando un prodot-to multimediale costituito da un itinerario virtuale nella storia sismica italiana: il prototipo in lavorazione riguarda l’area sici-liana.


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Sezione di Napoli-Osservatorio Vesuviano

L’Osservatorio Vesuviano, Sezione di Napoli dell’INGV, è impegnato in attività di ricerca nei settori della sismologia,della sismotettonica, della vulcanologia, della petrologia, della geochimica dei fluidi, della geodesia e della fisica del vul-canismo, e svolge attività di monitoraggio continuo del Vesuvio, Campi Flegrei e Ischia. L’Osservatorio è, inoltre, impe-gnato in attività di divulgazione ed educazione alla pericolosità vulcanica attraverso visite guidate giornaliere presso il pro-prio Museo di Ercolano, aperto alle scuole nei giorni infrasettimanali e a tutti i cittadini il sabato e la domenica.

Nel 2003, il personale dell’Osservatorio è stato largamente impegnato nella gestione dell’emergenza Stromboli, conturnazione di personale tecnico e ricercatore qualificato presso il COA di Stromboli, istallando una nuova reti di monito-raggio sismico e fornendo supporto al Dipartimento della Protezione Civile. Dal maggio 2003, presso la Sala di monito-raggio dell’Osservatorio Vesuviano viene svolta attività di sorveglianza sismica anche dello Stromboli, utilizzando i segna-li della rete a larga banda istallata sull’isola durante la crisi eruttiva del dicembre 2002 - luglio 2003. L’attività di sorve-glianza dei vulcani napoletani si realizza attraverso reti sismiche a corto periodo e a larga banda, misure geodetiche conrete di capisaldi per le livellazioni di precisione, reti GPS, reti mareografiche, dilatometri in pozzo, misure idrometriche,interferometria da satellite InSAR, misure gravimetriche, tecniche magnetotelluriche, prospezioni geofisiche, stazioni dimonitoraggio dei gas vulcanici in continuo, campagne di raccolta e analisi dei gas emessi da fumarole e da zone di degas-samento diffuse, misure della radianza e temperatura nelle aree vulcaniche con telecamere all’infrarosso, raccolta e ana-lisi dei prodotti di eruzioni vulcaniche. In particolare, i dati raccolti dalla rete sismica sono accessibili in tempo reale attra-verso il sito web dell’Osservatorio Vesuviano sul sito web http://www.ov.ingv.it, che contiene anche i resoconti sull’attivi-tà di monitoraggio, risultati della ricerca scientifica e materiale divulgativo. Nel 2003 sono state anche effettuate campa-gne di monitoraggio per lo studio delle deformazioni dell’isola di Vulcano con tecniche di livellazione di precisione.

Sempre nel 2003, è stato utilizzato con successo il sistema per la condivisione dei dati sismici e l’integrazione dellereti di raccolta dati dalle stazioni sismiche con il Centro Nazionale Terremoti INGV di Roma e la Sezione INGV di Catania,in funzione dal 2002. Il Centro di monitoraggio sismico dell’Osservatorio gestisce la rete sismica, la sala di acquisizionedati e sviluppa tecnologie innovative (hardware e software) per l’acquisizione ed il processamento dei dati di monitorag-gio in real-time. La sorveglianza sismica all’Osservatorio viene assicurata mediante servizio h24 con turnazione del per-sonale tecnico e di ricerca, con comunicazione tempestiva dello stato dei vulcani al Dipartimento della Protezione Civileattraverso bollettini e comunicati. Inoltre, l’Osservatorio è dotato di una Rete Sismica Mobile con sensori a larga bandautilizzata per la raccolta dati sui vulcani sia italiani che stranieri nell’ambito di progetti scientifici nazionali e internaziona-li.

Relativamente alla ricerca scientifica e tecnologica, l’Osservatorio ha dimostrato elevata capacità di attrarre finanzia-menti attraverso progetti in competizione (circa 50 progetti attivi) tra cui il progetto per il potenziamento dei sistemi di sor-veglianza finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile, 5 progetti di ricerca PON-MIUR, 4 progetti FIRB-MIUR, 5progetti finanziati dall’Unione Europea, 3 progetti del Centro di Competenza della Regione Campania, 2 progetti dellaConvenzione con la Regione Molise, progetti finanziati dall’ASI, progetti GNV e GNDT, cooperazioni internazionali bilate-rali, ecc.

L’Osservatorio è partner della European Research Training Network sulla dinamica vulcanica e mitigazione del rischiovulcanico e accoglie giovani ricercatori europei in formazione presso le proprie strutture. Alcuni progetti, infine, vengonosvolti in cooperazione con industrie, come ad esempio il progetto TECSAS (con l’Alenia), il progetto PETIT-OSA (conl’Italtel) il progetto MINERVA (con l’ESA/Carlo Gavazzi Spa), il progetto sperimentale sui magmi delle Eolie (con la Soc.Vigoni), ecc.

Nel campo della geoarcheologia, l’Osservatorio Vesuviano partecipa alle attività scientifiche finalizzate allo studiodegli eventi vulcanici, vulcano-tettonici ed idrogeologici e degli effetti sulle cose e sulle persone ad essi associate attra-verso ricerche intergrate bio-geo-archeologiche. Oltre all’attività di divulgazione svolta attraverso la gestione di Museo diVulcanologia presso la sede storica dell’Osservatorio Vesuviano, l’attività divulgativa si realizza attraverso seminari e visi-te presso le scuole, realizzazione di filmati e documentari, materiale divulgativo e pubblicazione di informazioni, ancheattraverso il sito web.

Dal punto di vista sperimentale e tecnologico, nel 2003 è stato messo in funzione lo spettrometro di massa per lamisura dei rapporti isotopici dello Stronzio e del Neodimio per la caratterizzazione della genesi dei magmi, un cluster diPC Linux a 64 processori per l’analisi real-time dei dati di monitoraggio sismico e la simulazione numerica delle eruzionivulcaniche, uno spettrometro di massa per le misure dei rapporti isotopici degli elementi leggeri (es. elio) per lo studiodelle variazioni dei gas vulcanici, un laboratorio dotato di FTIR per la misura di elementi volatili nei magmi, ed un nuovomodello di acquisitore di segnale per antenne simiche progettato e realizzato presso l’Osservatorio Vesuviano.

Infine, nel 2003 è iniziata la costruzione del laboratorio di fisica del vulcanismo dotato di strumentazione (tra cui unapressa per alte pressioni) per l’analisi del comportamento meccanico delle rocce in diverse condizioni, ed è stato poten-ziato il laboratorio di cartografia e geomatica per l’archiviazione ed il processamento di dati territoriali ed immagini teleri-levate. I numerosi risultati scientifici sono stati oggetto di 65 pubblicazioni su riviste internazionali ISI, oltre a decine dipubblicazioni su riviste nazionali, rapporti tecnici e presentazione dei risultati a congressi nazionali ed internazionali.

Nel settore delle ricerche finalizzate alla valutazione della pericolosità vulcanica, sono state svolte indagini geologico-strutturali tendenti a definire la cinematica dei processi che hanno determinato l’attuale assetto strutturale della calderaFlegrea, con particolare riferimento alle fasi di intensa dinamica deformativa e le relazioni tra strutture tettoniche, struttu-re vulcano-tettoniche e vulcanismo. Per la definizione di probabili scenari eruttivi in caso di ripresa di attività vulcanicasono stati svolti studi di dettaglio sulle eruzioni esplosive (es: Pomici Principali, Agnano-Monte Spina, Astroni e Averno),ed effettuate simulazioni di dispersione di ceneri e flussi priroclastici al calcolatore.


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Sezione di Palermo

Le attività di ricerca della sezione di geochimica di Palermo, si articolano principalmente all’interno di quattro linee diricerca ne caratterizzano i settori di intervento:

• Geochimica dei fluidi in aree vulcaniche • Geochimica dei fluidi in aree sismiche• Geochimica dei fluidi in aree geotermiche• Geochimica ambientale

Durante il 2003 le attività della sezione sono state profondamente condizionate dalle numerose emergenze sismichee vulcanologiche che la sezione di Palermo, insieme all’intero INGV, si è trovato a fronteggiare. Queste emergenze hannodi fatto accelerato il conseguimento di alcuni obbiettivi previsti per il 2003 e addirittura incrementato altre attività di sor-veglianza e monitoraggio rispetto a quelle previste nel progetto esecutivo 2003.

L’eruzione dell’Etna ha impegnato il personale della sezione di Palermo con ritmi di campionamento incrementato diben 4 volte rispetto al normale impegno. Questo ha comportato anche una proporzionale crescita delle attività analitichedei laboratori.

L’emergenza Panarea è stata quella che ci ha posto una serie di problemi operativi del tutto nuovi rispetto alle nor-mali attività di monitoraggio effettuate dalla sezione. Per quanto le emissioni nel mare antistante Panarea fossero state,in passato, per motivi di ricerca, oggetto delle attenzioni della Sezione di Palermo, effettuare campionamenti sistematiciin ambiente sottomarino comporta l’individuazione e la messa a punti di sistemi di campionamento efficienti che differi-scono totalmente da quelli usati in ambiente sua aereo. A questo va sommato la disponibilità di un mezzo nautico di lavo-ro, idoneo ad operare con il grado di sicurezza richiesto; inoltre è assolutamente necessario avere le condizioni meteomarine favorevoli per potere operare in mare in piena sicurezza. A tutto questo va aggiunto il non trascurabile aspetto diavere operatori subaquei in grado di effettuare con competenza e sicurezza i campionamenti e le misure necessarie.

In questo quadro di estremo impegno si è innestata l’emergenza Stromboli, che è stata dirompente rispetto alle altreattività emergenziali fin qui descritte. Infatti è stato necessario essere costantemente presenti sull’isola fino alla fine di set-tembre. Ciò ha comportato un incremento di attività a Stromboli che non è consistita solo nell’aumento dei campionamen-ti, quindi dei controlli e dei relativi impegni di laboratorio, ma anche l’inizio di nuove attività per tenere sotto controllo altrearee ed altri parametri nell’isola di Stromboli.

Sempre nello stesso periodo sono stati effettuati interventi straordinari di valutazioni di pericolosità nell’isola diVulcano.

Nonostante il quadro appena descritto sono state effettuate anche altre attività di sorveglianza geochimica su tutti glialtri vulcani attivi italiani (Vulcano, Vesuvio, Campi Flegrei, Ischia).

Considerato che il personale della sezione di Palermo a disposizione, per fronteggiare gli impegni dettati dalle emer-genze è assolutamente insufficiente, è stato necessario limitare o talvolta addirittura interrompere altre attività come adesempio quelle del campionamento nella Sicilia Occidentale e a Pantelleria.

Il dettaglio delle attività effettuate è riassunto in un volume con i dettagli scientifici sia delle singole attività, che dellevalutazioni sui livelli di attività e di rischio per ogni singolo apparato vulcanico controllato. Queste relazioni vengono poicomprese nei rendiconti INGV delle attività “Poseidon” per le attività svolte in Sicilia e ProCiv Nazionale per quelle svol-te nell’area napoletana.

Le reti acque e gas sull’Etna sono state sviluppate fornendo tutti i siti delle nuove stazioni automatiche INGV chehanno sostituito quelle vecchie “POSEIDON”.

Nonostante gli impegni delle emergenze, nel 2003 è stata anche ampliata la rete di sensori di temperatura nella faldatermale di Vulcano porto. L’acquisizione dati avviene in data logger che viene scaricato periodicamente. In un pozzo par-ticolarmente significativo è stata messa in opera una stazione automatica che invia, in tempo reale, i dati di temperatura,livello freatico e conducibilità elettrica, alla sala geochimica della sezione di Palermo.

Va certamente sottolineato il fatto che la sezione di Palermo avrà da adesso in avanti un carico maggiore relativo allasorveglianza vulcanica, dovuto al monitoraggio totalmente nuovo di Panarea, e al notevole incremento delle attività aStromboli.

Il monitoraggio geochimico dei fluidi presenti in aree sismiche è oramai un’attività consolidata all’interno della sezio-ne. Durante il 2003 queste attività, dato l’impegno che hanno comportato le varie emergenze, sono state penalizzate.Infatti, non sono state rispettate, in alcune aree, le frequenze di campionamento programmate.

L’obbiettivo di caratterizzare dal punto di vista geochimico tutte le aree di interesse della Sezione resta comunqueprioritario anche se i tempi di attuazione si sono certamente dilatati. Queste informazioni sono indispensabili sia per ilmiglioramento delle conoscenze geochimiche delle varie zone che, soprattutto, nell’ottica di un approccio multidisciplina-re al problema dei terremoti, realizzabile insieme alle altre strutture INGV. Per quanto siamo perfettamente consapevoliche allo stato delle attuali conoscenze non è possibile prevedere terremoti, è evidente che esistono una serie di anoma-lie geochimiche che precedono, accompagnano e seguono un processo sismogenetico che devono essere indagate conmaggiore dettaglio. Nel 2003 l’attività della sezione in questo settore ha perseguito l’obbiettivo di acquisire sempre mag-giori e sempre migliori informazioni sulle aree sotto controllo. È stata iniziata un’attività di prospezione geochimica preli-minare nell’arco Calabro-Peloritano focalizzata sulle acque fredde e termali, su alcune emissioni gassose e sulla misuradei flussi di CO2 dal suolo.

La filosofia di fondo adottata dalla sezione di Palermo non varia nella sostanza e continuerà ad articolarsi lungo duelinee di sviluppo fondamentali:

• incremento delle aree poste sotto monitoraggio, inteso come attività parallela di acquisizione dati e di modellizzazio-ne geochimica dei risultati;


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• implementazione di nuovi sistemi di monitoraggio in strumentale.

L’attuazione completa di queste due linee è strettamente legata alla disponibilità di risorse dedicate e di personale. Ilproblema dello studio e del monitoraggio dei fenomeni legati allo sviluppo dei processi sismogenetici è di basilare impor-tanza per la sezione di Palermo ma anche per l’intero INGV. Infatti, l’interazione con la componente geofisica e geologi-ca dell’INGV è fondamentale per la formulazioni di modelli che riescano a porre in relazione le anomalie con il processosismogenetico. In tale ottica, il monitoraggio geochimico delle aree sismiche non è legato al verificarsi di singoli eventisismici, ma è finalizzato all’interpretazione dei dati acquisiti in un modello che tiene conto dello sviluppo dell’intero pro-cesso sismogenetico.

Nel corso del 2003 sono stati formalizzati diversi rapporti di collaborazione in questo settore. Ad esempio è stataavviata, insieme al laboratorio di geochimica di Roma 1, una convenzione con la regione Piemonte, per lo studio e il moni-toraggio dei fluidi nell’area del Monferrato. Le aree controllate nel 2003 sono quelle che tradizionalmente sono stateoggetto dell’interesse da parte della Sezione: Sicilia Occidentale, (Valle del Belice incluso i bacini termali di Montevago,Segesta e Sciacca), proprio per la situazione emergenziale sono stati effettuati 7 campionamenti anziché 12.

Ultimato lo studio degli acquiferi della Sicilia Orientale (Iblei) che ha consentito di modellizzare l’assetto idrogeochimi-co e climatico dell’area, oltre che l’individuazione dei siti significati idonei al monitoraggio geochimico dell’altipiano ibleo.

Nell’area Umbro-Marchigiana vengono campionati con frequenza stagionale tre siti di acque termali e tre siti di mani-festazioni a gassose. Per non interrompere questo monitoraggio si è dato un incarico d’opera ad un esperto per portareavanti queste attività di campionamento.

Nell’area del Friuli e della Slovenia, viene proseguito il un monitoraggio su base mensile per due siti di emissione gas-sosa in collaborazione con lo Jozef Stefan Institute di Lubiana e Istituto Nazionale di Oceanografia e GeofisicaSperimentale di Trieste.

I laboratorio geochimici della sezione sono stati impiegati al di sopra delle loro possibilità. Ciò è stato possibile perl’impegno che il personale addetto ha profuso per effettuare le analisi della gran mole di campioni provenienti dalle areein emergenza, dalle normali attività della sezione di Palermo e delle altre sezioni INGV che chiedevano supporto. Quindisi ribadisce il ruolo fondamentale di sostegno a tutte le attività geochimiche dell’INGV che un laboratorio complesso comequello della sezione di Palermo svolge. Il mantenimento di questa struttura è vincolato all’organizzazione dei singoli labo-ratori ed alle competenze necessarie per gestire una simile struttura. Per tale motivo si evidenzia la necessità di poten-ziare questa struttura con personale che deve essere formato per proseguire sia la normale attività analitica che il pro-cesso di continuo aggiornamento tecnologico e tecnico che una simile struttura deve avere.

Nell’ambito del contratto con l’Analytical Precision nel 2003 sono state messi a punto i sistemi di misura per la com-posizione isotopica dei nobili, che verranno installati e testati nel 2004.

È stato acquisito un nuovo spettrometro di massa per la misura di Ossigeno e Deuterio dell’acqua e per la misuradella composizione isotopica dell’Azoto e del carbonio degli idrocarburi.

Si desidera sottolineare che l’impegno dei ricercatori coinvolti nella sorveglianza è certamente più oneroso rispetto aquello di altri ricercatori la cui attività di ricerca non necessita di campionamenti periodici e di risposte in tempi definiti. Ilproblema che un simile assetto organizzativo comporta è quello di avere minore tempo a disposizione per finalizzare irisultati delle attività di ricerca e sorveglianza in pubblicazioni su riviste specializzate. Questo è aggravato dal fatto che inmolti casi i ricercatori effettuano anche le analisi di laboratorio.

La sala di monitoraggio geochimico è pienamente attiva con l’attivazione che permette la visualizzazione dei dati rile-vati dalle stazioni automatiche. È attivo anche il sistema automatico di gestione degli allarmi che ha consentito di attiva-re la reperibilità sul sistema di sorveglianza vulcanica. Tale sistema provvede alla generazione automatica di allarmi siatecnici (malfunzionamento delle strumentazioni costituenti le reti) che relativi a variazione anomale dei parametri monito-rati ed effettua, in tempo reale, una o più chiamate telefoniche al personale reperibile elencando i problemi riscontrati ele località coinvolte.

Sono state anche proseguite alcune ricerche finalizzate alla modellizzazione termodinamica del degassamento di uncorpo magmatico in risalita, con particolare riferimento alla CO2 ed al vapor d’acqua e gas nobili. Sono state anche con-tinuate altre attività di ricerca che hanno come scopo la possibilità di effettuare sull’Etna, stime dei budget idrici, di CO2,di SO2 e di altre specie gassose contenute nel magma, per potere effettuare valutazioni più attendibili dei volumi dimagma in risalita durante un’evoluzione magmatica. Per meglio studiare l’evoluzione dei parametri geochimici nell’ap-prossimarsi di un evento parossistico in un vulcano esplosivo, vengono portati avanti, in collaborazione con l’Universitàdi città del Messico e L’università di Colima, alcuni studi su vulcani messicani ad alta frequenza eruttiva (Popocatepetl,El Chicion, Colima).

È stato anche dato un contributo alla soluzione dei problemi idrici in Sicilia. Infatti su incarico del commissario straor-dinario per l’emergenza idrica è stato concluso uno studio, in collaborazione con i geofisici del CFTA dell’università diPalermo, per l’intercettazione dell’acquifero, a ricarica madonita, che alimenta le sorgenti di Cefalù che attualmente si per-dono in mare.


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Sezione Roma 1

In questa sezione vengono svolte peculiari attività di ricerca che coprono ampi settori della geofisica, della geologiae della geochimica. In particolare, le ricerche si articolano in linee d’attività che vanno dalla geologia dei terremoti allasismologia, con importanti ricadute e prodotti per la pericolosità sismica, dalla tettonofisica alla geodinamica globale, dallageochimica di aree tettoniche e vulcaniche alla fisica del vulcanismo e rischio vulcanico. Sono inoltre svolte ricerche spe-rimentali di laboratorio e sono sviluppate tecnologie d’avanguardia per l’acquisizione di dati geofisici e geochimici. La mul-tidisciplinarietà della sezione rappresenta un valore aggiunto che favorisce la promozione di stimolanti e promettenti inte-razioni.

Nel corso del 2003 la sezione ha confermato le buone capacità di promuovere importanti collaborazioni nazionali edinternazionali in diversi settori strategici dell’attività dell’Ente. Nonostante la comprensione dei processi fisici fondamen-tali che originano i fenomeni tettonici e vulcanici sia uno degli scopi prioritari delle ricerche della Sezione, le attività nonsono finalizzate solamente allo sviluppo di nuove metodologie d’analisi, simulazione e riproduzione dei processi geofisi-ci a scala locale e globale. Esse, infatti, comprendono anche l’acquisizione e raccolta di dati sperimentali ed analisi dilaboratorio. È possibile affermare che in tutti gli obiettivi strategici sono stati conseguiti notevoli progressi sul piano dellaquantità degli studi effettuati, con un promettente miglioramento della qualità della ricerca che ha portato ad un sostan-ziale incremento del numero di pubblicazioni nel corso del 2003.

Per quanto riguarda le attività svolte nell’ambito dell’Obiettivo Generale 1. Sviluppo dei Sistemi Osservativi le atti-vità di ricerca e di servizio sono state focalizzate nelle seguenti tre linee strategiche principali: lo sviluppo delle reti sismi-che di monitoraggio locale (temporaneo e/o permanente), lo sviluppo del monitoraggio geochimico e lo sviluppo dellericerche geofisiche sperimentali e tecnologiche. Sono state installate e gestite alcune reti temporanee per la microzona-zione e la valutazione degli effetti locali, come quelle installate ad Arezzo, Benevento e Catania che hanno continuato adacquisire dati di terremoti locali, arricchendo le informazioni sulla risposta sismica di importanti aree urbane ad elevataesposizione in Italia. Lo studio della sismicità in alcune importanti aree geotermiche della regione Toscana è stato avvia-to attraverso l’installazione di alcune stazioni sismiche nella zona del Monte Amiata. Queste ricerche hanno coinvoltodirettamente l’Osservatorio di Arezzo. Inoltre, il Laboratorio per le Nuove Tecnologie ha conseguito importanti risultatinella progettazione e calibrazione di sensori ed acquisitori dati in diverse discipline che vanno dalla sismologia al teleri-levamento, alla geochimica e alle scienze ambientali. Il monitoraggio degli effetti macrosismici dei terremoti è oramaiun’attività stabile e consolidata, che si concretizza sia nella raccolta dati e compilazione del Bollettino Macrosismico sianell’intervento a seguito di forti eventi sismici nel territorio nazionale. Il laboratorio di geochimica dei fluidi della sezioneha raccolto dati geochimici in diverse aree vulcaniche (Etna, Panarea, Stromboli e Campi Flegrei) e tettoniche (zona delMonferrato, Umbria). Lo sviluppo delle reti di calcolo e del GRID ha visto una costruttiva partecipazione di diversi ricer-catori della sezione (tema 1.9. del Piano Triennale); queste attività si sono concretizzate nella realizzazione della reteintranet della sezione e nell’accesso a risorse di calcolo parallelo. La raccolta dati e lo sviluppo dei sistemi osservativi hapermesso anche di contribuire al successo dei diversi interventi di emergenza in occasione di eruzioni vulcaniche (le crisidi Stromboli e Panarea) ed eventi sismici.

Anche il settore 2. Attività sperimentali e Laboratori ha registrato una crescita sostanziale. In particolare, ilLaboratorio di Geochimica dei Fluidi è stato dotato di strumenti per l’analisi chimica di elementi maggiori, minori ed in trac-ce sia sulla fase liquida sia gassosa (tema 2.4.). È stato potenziato il laboratorio di chimica e fisica delle rocce che hapermesso di conseguire importanti risultati nella vulcanologia sperimentale e nella definizione e caratterizzazione, su basiquantitative, dei processi vulcanici. In questo contesto, devono essere ricordati i risultati ottenuti dal Laboratorio per lenuove Tecnologie sia per quanto riguarda lo sviluppo di nuovi strumenti di osservazione geofisica (un digitalizzatore perstrumenti a leva ottica ed un sensore solare da utilizzarsi per l’orientamento della navicella BOOMERanG) sia per l’orga-nizzazione del Laboratorio Alte Pressioni-Alte Temperature dotato di una pressa a mezzo solido Multi Anvil (tema 2.3.).

Sono stati conseguiti gli obiettivi previsti per lo sviluppo delle banche dati sia per quanto riguarda l’implementazionedella banca dati delle sorgenti sismogenetiche per l’Italia e l’area euro-mediterranea, sia per la gestione dell’archivio edel bollettino macrosismico. Sono state avviate e portate a termine con successo nuove ricerche nell’ambito della sismo-logia storica di diverse aree del territorio nazionale (tema 2.5.). Ulteriori ricerche sono state dedicate allo studio dei pro-cessi tettonici, sismici e vulcanici mediante l’utilizzo di metodologie differenti ed indipendenti tra loro. Le ricerche sonostate rivolte sia a studi di dettaglio su aree peculiari del territorio italiano sia a studi di carattere regionale applicati in Italiae in alcune zone ad elevato rischio sismico del mondo (Alaska, Corinto, Bulgaria e faglia anatolica settentrionale inTurchia). Lo sforzo principale in quest’anno è stato quello di integrare contributi diversi (dati geologici, geomorfologici,geocronologici, geofisici applicati, sismologici e vulcanologici) in modo da ottenere un quadro completo e vincolato delsettore studiato o dei modelli proposti (tema 2.1).

Le ricerche svolte nella sezione nell’ambito dell’Obiettivo Generale 3. Studiare e capire il sistema Terra si focaliz-zano essenzialmente nella fisica della Terra solida (3.A.1, 3.A.2 e 3.A.3) e sono articolate in diversi settori disciplinari checomprendono la geologia, la sismologia, la tettonofisica e geodinamica, la geochimica, la vulcanologia e le ricerche tec-nologiche. Queste ricerche hanno permesso di ottenere importanti risultati sulla fisica e sulla reologia dell’interno dellaTerra, ed in particolare sulla densità del nucleo e sulla viscosità del mantello terrestre. Sono stati implementati codici dicalcolo basati sulla tecnica degli elementi finiti che hanno permesso di eseguire simulazioni dei processi geodinamici ascala globale e sismogenetici a scala locale. In particolare, sono state studiate le instabilità rotazionali della Terra e sonostati proposti quadri interpretativi alternativi sulle origini del True Polar Wander. Particolari successi sono stati conseguitinello studio della meccanica e dell’interazione tra faglie sismogenetiche, che ha consolidato il ruolo di riferimento delgruppo di ricerca della sezione in ambito internazionale. Diversi lavori hanno permesso di definire le leggi costitutive chegovernano i processi di rilascio dell’energia e della conseguente emissione della radiazione sismica durante un terremo-


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to. Un sostanziale progresso è stato anche conseguito nella fisica del vulcanismo (tema 3.A.3) e nell’interazione tra feno-meni vulcanici e terremoti. È stato consolidato presso la sede di Pisa il centro per la modellazione fisico-matematica deiprocessi vulcanici che ha confermato la elevata qualità delle ricerche svolte e dato un importante contributo nella gestio-ne delle emergenze vulcaniche durante le crisi dell’Etna e dello Stromboli. Nell’ambito del calcolo scientifico avanzato(tema 3.C.) sono stati sviluppati diversi codici numerici interamente paralleli (basati su librerie MPI); come quello ad esem-pio per il calcolo della diffusione di sforzo e deformazione postsismica su scala globale. Questi programmi di calcolo, uti-lizzati su cluster di supercalcolatori, permettono la realizzazione di simulazioni prima impensabili, che consentono di otte-nere nuove informazioni sulla fisica di terremoti ed eruzioni vulcaniche e sulla dinamica del sistema Terra con importantiricadute anche in campo climatologico.

Nel campo della mitigazione dei rischi naturali (4. Comprendere affrontare i rischi naturali) sono stati ottenuti pro-gressi rilevanti. Innanzi tutto, diversi ricercatori hanno collaborato alla elaborazione della nuova mappa di pericolosità perla nuova classificazione sismica del territorio italiano. Questo compito istituzionale è stato svolto in collaborazione con lasezione INGV di Milano. Inoltre, sono state implementate diverse procedure per la valutazione della pericolosità sismicae per la determinazione della scuotibilità di particolari zone. Questi studi sismologici hanno dato rilevanti contributi nelcampo dell’ingegneria sismica sia per quanto riguarda la caratterizzazione e la variabilità del moto del terreno sia per ladefinizione dell’amplificazione del moto dovuta alla geologia superficiale. Risultati molto promettenti e soddisfacenti sonostati ottenuti nel campo della pericolosità vulcanica sia per vulcani italiani (Etna, Stromboli, Campi Flegrei, Vesuvio) siaper importanti vulcani nel mondo (ad es. il Nyragongo).

Nell’ambito dell’Obiettivo Generale 5. L’Impegno verso le istituzioni e verso la Società è continuata la gestionedelle visite scolastiche presso la sede centrale, che conferma una crescita sia dell’interesse sia degli studenti che vi par-tecipano. Attualmente, si sta completando il CD “Un viaggio attraverso la Terra” realizzato in parte con fondi MIUR, e illibretto divulgativo sui terremoti “Quando la Terra ha il mal di pancia”. Quest’ultimo lavoro è stato realizzato in collabora-zione con i bambini delle elementari del Circolo Didattico di Agosta e Subiaco in Provincia di Roma, che hanno “speri-mentato” la sequenza sismica della Valle dell’Aniene del 2000. Per quanto riguarda il settore “Manifestazioni e mostre”,il 2003 ha visto come sempre lo svolgimento della “Settimana del Cultura Scientifica e Tecnologica”, curata dal gruppo dilavoro INGV-DiDa, e l’organizzazione della mostra “Terremoti: il segreto della terra” per il Festival della Scienza di Genova(Ott.-Nov. 2003, 10.000 visitatori circa) che hanno richiesto un grande impegno (in alcuni periodi dell’anno queste attivi-tà assorbono oltre il 50% del tempo lavorativo dei ricercatori che vi si dedicano) ma che sono state coronate da un gransuccesso.


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Sezione Roma 2

Nell’ambito delle attività di Geomagnetismo, connesse principalmente ai punti 1.3., 3.A.2, 3.B.2, 3.B.3, 5.B.e 5.C.del Piano Triennale, oltre al mantenimento in funzione degli Osservatori e stazioni magnetiche, e la continuazione delleosservazioni magnetiche sui capisaldi della rete magnetica nazionale, è stata effettuata una campagna magnetica inAlbania. L’attività di ricerca è stata volta essenzialmente allo studio delle variazioni spazio-temporali del campo geoma-gnetico su differenti scale temporali.Le proprietà spettrali del campo geomagnetico degli ultimi 60 anni sono state recen-temente spiegate dallo stato critico e caotico dei moti del plasma del nucleo esterno terrestre in cui viene prodotto ilcampo stesso, stimando i tempi massimi di previsione dell’evoluzione del campo geomagnetico. Nell’ambito degli studidei processi fisici legati all’evoluzione del campo geomagnetico particolare interesse è stato rivolto nei confronti dell’ana-lisi delle inversioni di polarità del campo principale. Nel recente passato, gli studi condotti in questo campo, hanno con-sentito di ipotizzare sia l’esistenza di uno stato dinamico fuori dall’equilibrio per il nucleo terrestre, nonché di rileggere ilprocesso dell’inversione in termini di transizioni di fase tra configurazioni metastabili del campo stesso. È stata, inoltre,suggerita l’ipotesi che tali transizioni siano il risultato di un processo di risonanza stocastica in cui un ruolo rilevante èsvolto dalle variazioni di alcuni parametri orbitali terrestri e, infine, che sia addirittura in atto una possibile inversione dipolarità magnetica.

Nell’ambito di un Progetto NATO, è stato pubblicato un lavoro scientifico sulla fattibilità teorica per il warning sismicoe vulcanico utilizzando un metodo EM attivo. È stato recentemente aggiornato il modello per l’Italia (ITGRF), valido dal1960 ad oggi con un segmento previsionale fino al 2005 basato su un modello autoregressivo. Sono stati acquisiti nuovidati aeromagnetici in parte delle Isole Eolie, nell’area di Lipari, Salina e completato il settore a mare di Vulcano, allo scopodi un’interpretazione in chiave tettonica e di rischio vulcanico. Lo studio dei campi di potenziale ha visto la realizzazionedi un metodo interpretativo per la modellazione crostale basato su di un approccio di tipo inverso, attraverso una oppor-tuna funzione di profondità che riduce il problema prodotto dall’ambiguità dell’inversione. Il nuovo assetto tettonico pro-posto attraverso una modellazione crostale nell’Appennino è stato ottenuto integrando dati di potenziale, di sismica atti-va, di pozzi e di flusso di calore. Le attività in Antartide sono proseguite con lo studio del sistema tettonodinamicoMontagne Transantartiche – Bacino di Wilkes – rift antartico occidentale. Sono stati integrati tutti i dati di anomalia magne-tica esistenti da satellite e near-surface nel settore del Mare di Ross.

Per la Fisica dell’Alta Atmosfera, connessa principalmente ai punti 1.3, 3.A.2, 3.B., 3.B.3 e 5.A.3, 5B e 5C del PianoTriennale, si possono annotare i seguenti risultati:

• sviluppo di un server (http://eskimo.ingv.it) dedicato alle osservazioni in alta atmosfera che permette l’accessibilità inreal-time ai dati;

• sviluppo di software per l’ updating automatico ai 15 min e/o orario dei diagrammi delle frequenze di plasma (F-PLOT)delle stazioni di Roma e Gibilmanna utili ai fini di radiocollegamenti;

• ulteriore sviluppo del programma di autoscaling applicato alla ionosonda INGV AIS (Advanced Ionospheric Sounder),operativa dal 2003 presso la stazione di Gibilmanna, on-line sul server “eskimo” con possibilità di controllo e setup deiparametri di sondaggio in remoto attraverso il server stesso. Il software di autoscaling è stato migliorato attraversouna nuova routine principale che consente una migliore parametrizzazione della girofrequenza di plasma ed è statointrodotto un semplice modello per considerare il gradiente verticale del campo geomagnetico: quest’ultimo, facendocambiare la girofrequenza di plasma, determina una variazione con la quota della separazione in frequenza fra il rag-gio ordinario e quello straordinario. Da un test effettuato su circa 1000 ionogrammi registrati a Gibilmanna che sonostati automaticamente interpretati con il software e allo stesso tempo scalati a mano da un operatore, è stata ottenu-ta una percentuale di accettabilità del 98.3% per la foF2 e del 100% per la MUF(3000)F2;

• il secondo prototipo di AIS è stato installato con successo nel novembre 2003 presso la stazione di Baia Terra Nova(Antartide) e sono stati effettuati i primi test sul suo corretto funzionamento a latitudini polari dove è ben nota la com-plessità dei fenomeni ionosferici rispetto alle medie latitudini;

• una prima unità GISTM (GPS Ionospheric Scintillation and TEC Monitoring) per il monitoraggio delle scintillazioni iono-sferiche a latitudini polari è stata installata con successo presso la base italiana di Ny Alesund (Svalbard) a fine set-tembre 2003. Lo strumento e accessibile via modem e controllabile in remoto. I primi test sul corretto funzionamentodello strumento sono in corso;

• miglioramento di modelli di nowcasting ionosferico per la regione europea e sviluppo di modello di forecasting (con 3h di anticipo) per il TEC sulla base di indici originali magneto-ionosferici utilizzati come input per tecniche di NeuralNetwork (NNT);

• studi di correlazione tra attività solare, CME (Coronal Mass Ejection) e PCA (Polar Cap Absorption) nell’ambito delleinterazioni Sole-Terra e come supporto per lo sviluppo di modelli di forecasting dei PCA per programmi di SpaceWeather;

• studi delle irregolarità ionosferiche attraverso l’analisi spettrale delle fluttuazioni della densità elettronica nella regio-ne F utilizzando dati da satellite (Dynamics Explorer 2).

Riguardo agli strumenti sviluppati ed alle attività svolte nel Laboratorio di Geofisica Ambientale, connesse princi-palmente ai punti 1.3.,1.4., 2.1., 3.B., 4.3. e 5C del Piano Triennale, per le misure in alta atmosfera sono stati prodotti dueprototipi di ionosonda a compressione d’impulsi AIS-INGV per i quali è stata depositata una domanda di brevetto. È statoanche realizzato un nuovo phase-coded radar VHF per i rilevamenti glaciologici. Tale radar è stato collaudato in volo avarie altezze per poter determinare con maggiore precisione le prestazioni in condizione operative con il sistema comple-to. Lo strumento anche se allo stato necessita di alcuni miglioramenti è molto più efficiente del vecchio radar a inviluppo.Per ciò che concerne le ricerche di glaciologia, sono stati analizzati i dati della campagna aerea di radiosondaggi inAntartide per l’individuazione delle stratificazioni interne e la topografia del bedrock nelle regioni di Talos Dome e Aurora


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Basin. Per le ricerche di geofisica ambientale sono stati compiuti numerosi rilevamenti ambientali al suolo, sia con meto-di magnetometrici che con metodi GPR. Questi hanno costituito uno strumento fondamentale per coadiuvare il lavorodegli uffici giudiziari e istituzioni per dell’ambiente. Tali indagini sono estese anche alle prospezioni archeologiche.

Le attività di ricerca condotte dal Laboratorio di Paleomagnetismo nell’anno 2003, connesse principalmente ai punti1.3.,1.9., 2.2., 3.A.2, 3.B.2, 5.B. e 5.C. del Piano Triennale, hanno prodotto importanti risultati scientifici riguardanti: (1)la comprensione dell’evoluzione geodinamica della catena del Gran Sasso e della Sicilia centro-orientale, (2) la stratigra-fia integrata ed il magnetismo ambientale di sequenze sedimentarie dell’area Mediterranea e dei margini peri-Antartici,con particolare attenzione alla ricostruzione della dinamica e della cronologia delle paleovariazioni climatiche ed ambien-tali, (3) l’analisi dettagliata delle paleovariazioni del campo magnetico terrestre nell’area Mediterranea, al fine di datareprocessi sedimentari, vulcanici e materiale archeologico; (4) l’applicazione del paleomagnetismo alla valutazione delrischio vulcanico nel Mediterraneo (con un primo studio a Stromboli); (5) lo studio sistematico delle proprietà magnetichedelle meteoriti; (6) la messa a punto di un primo protocollo di analisi per la rilevazione dell’inquinamento da polveri sotti-li atmosferiche in aree urbane.

L’Osservatorio Geofisico di L’Aquila si contraddistingue per l’intensa attività di monitoraggio e di osservazione spe-rimentale, principalmente nelle discipline del Geomagnetismo, della Fisica della media e bassa Atmosfera e dellaSismologia. Rappresenta un caposaldo fondamentale della rete degli osservatori dell’INGV. Nel 2003 sono state condot-te tutte le attività sperimentali di routine secondo le modalità consolidate negli anni precedenti e che hanno riguardatoprincipalmente la gestione delle sue strutture di osservazione. Sono state condotte inoltre alcune ricerche nel campo dellafisica della magnetosfera della cavità terra-ionosfera, della cavità alfvenica e ricerche nel campo della tecnologia stru-mentale. Tali attività sono connesse principalmente ai punti 1.3., 1.4., 1.8., 3.A.2, 3.B.3, e 5.B. del Piano Triennale.

Le principali linee di attività del gruppo di Climatologia Dinamica, connesse principalmente ai punti 3.B.1, 3.C., 4.3.,5.A., 5.B. e 5.C. del Piano Triennale, gravitano attorno allo sviluppo di un Modello del Sistema Terrestre (ESM) che com-prende atmosfera (troposfera e media atmosfera), oceano, ghiaccio marino, vegetazione ed ecosistema marino. QuestoESM è già stato implementato in molte delle sue componenti ed è utilizzato per studi che hanno come obiettivo la valu-tazione della variabilità naturale del clima e dei cambiamenti climatici indotti dall’immissione di gas serra e aerosol nel-l’atmosfera. I due nodi di super-calcolo vettoriale di recente acquisizione e allestiti presso la sede di Bologna sono stateusate sia per studi di variabilità climatica e previsioni stagionali, che per l’attività di previsione operativa della circolazio-ne oceanica del Mar Mediterraneo. La maggior parte delle attività di ricerca sono eseguite nell’ambito di progetti interna-zionali finanziati da istituzioni italiane e dall’Unione Europea.

Nel corso del 2003 è stato completato l’allestimento del nuovo centro di calcolo nella sede di Bologna che compren-de due nodi di super-calcolo vettoriale (2 NEC-SX6 rispettivamente da 8 e 4 CPU). Per quanto riguarda l’attività scienti-fica è continuato lo sviluppo del modello accoppiato oceano-atmosfera utilizzato per gli studi di variabilita` climatica e pre-visioni stagionali nell’ambito di numerosi progetti di ricerca in corso o appena terminati, come ad es. Demeter e Predicate.

Nel 2003 sono anche state effettuate simulazioni di scenari che caratterizzano il passaggio dalla condizione passatarecente (1960) alla condizione presente (1990 e 2000) dei gas serra e degli alogeni rilevanti alla distruzione dell’ozono,con il modello interattivo atmosphera- chimica MAECHAM4/CHEM. È stato trovato che è possibile individuare in Marzoun raffreddamento della bassa stratosfera Artica associato alla diminuzione dell’ozono, se la forzatura dinamica della stra-tosfera da parte della tropospfera nei due periodi considerati è comparabile.

L’attività del gruppo di oceanografia operativa si è incentrata sulla valutazione scientifica e l’ulteriore sviluppo delsistema di previsioni del Mare Mediterraneo messo a punto negli scorsi cinque anni a livello internazionale e il completa-mento del sistema di previsioni per il Mare Adriatico. L’INGV ha costituito al suo interno un gruppo “pre-operativo” (pre-operativo in quanto non ha ancora la reperibilità a 24h) di previsioni numeriche del mare che ogni settimana produce unaprevisione a dieci giorni della struttura tridimensionale delle correnti, campo di temperatura e salinità e forzanti mariniatmosferici per il Mare Mediterraneo e Adriatico.

Nell’ambito delle Ricerche Interdisciplinari GEomarine (RIDGE), connesse principalmente ai punti 1.4., 1.8., 3.A., 4.1.,5.A.3, 5.B. e 5.C. del Piano Triennale, sono state eseguite nel 2003 attività di ricerca per lo studio di processi geofisici,geochimici e ambientali anche in aree marine profonde e costiere, lo studio e la valutazione delle emissioni in atmosferadi gas serra (metano) da sorgenti geologiche anche sottomarine. Tali studi sono stati condotti attraverso l’analisi dei datiacquisiti da osservatori e reti multidisciplinari marine sia di superficie sia di fondo mare, messi in opera anche con il con-tributo di progetti Europei e nazionali (come ad esempio nei progetti ORION-GEOSTAR-3 e SN-1) ed attraverso specifi-che campagne in aree terrestri di interesse.

Sono stati approfonditi gli studi sulla struttura della litosfera in aree di interesse, quali ad esempio basso Tirreno, attra-verso dati sismologici, gravimetrici e magnetometrici acquisiti durante precedenti esperimenti di monitoraggio sottomari-no. È proseguito lo studio dei maremoti, in termini di pericolosità di alcuni tratti costieri di particolare interesse geofisico,per la realizzazione di una carta di pericolosità della Sicilia orientale, anche con metodologie statistiche volti alla stimadel potenziale tsunamigenico di particolari aree costiere. Sempre nel 2003 si sono condotte due importanti missioni dimonitoraggio ad elevata profondità attraverso osservatori geofisici, geochimici ed oceanografici nel Mare Ionio e nel MareTirreno meridionale.

Per quanto riguarda infine alle attività di consulenza,di formazione e divulgazione, connesse principalmente ai punti5.B. e 5.C. del Piano Triennale, corsi di aggiornamento ed informazione sono stati condotti nel tema della fisica e radio-propagazione ionosferica nell’ambito della convenzione con il Ministero della Difesa. Si è avuta una attiva partecipazio-ne nell’Advisory Group dell’ESA per la missione spaziale SWARM, così come una importante consulenza nell’ambito delTrattato per la messa al bando e per il controllo delle esplosioni nucleari (CTBTO), anche attraverso lezioni di geofisica


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nei corsi di formazione avanzati per ispettori presso le Nazioni Unite. Sono continuate nel 2003 le docenze a contrattopresso la Terza Università di Roma e l’Università di Chieti così come le attività relative ai cicli di Dottorato di Ricerca inGeofisica (consorzio tra le Università di Bologna, Napoli Federico II, Roma Tre ed INGV).


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Amministrazione Centrale

L’Amministrazione Centrale dell’INGV partecipa all’organizzazione e allo svolgimento delle attività di ricerca e moni-toraggio con due unità ben individuate: l’Unità Funzionale Cultura Scientifica e l’Unità Funzionale Centro ElaborazioneDati.

Unità Funzionale Cultura Scientifica

Nel 2003 le Biblioteche dell’INGV hanno consolidato i rapporti di collaborazione e hanno completato le operazioni rela-tive alla riorganizzazione e l’inventariazione delle raccolte documentarie ai fini del censimento finale del materiale con-servato in ogni struttura. Le operazioni di rinnovo degli abbonamenti ai periodici, di acquisizione di monografie hanno prin-cipalmente caratterizzato le attività dei bibliotecari INGV. I fondi librari, le riviste, le carte geografiche e i documenti di let-teratura grigia sono stati catalogati nell’ambito del progetto del servizio bibliotecario nazionale o con l’ausilio di banchedati (Biblioteca di Roma e Palermo).

I servizi di informazione bibliografica e di reference INGV si sono rivelati strumenti indispensabili per il supporto e ladiffusione dei risultati di ricerca avanzata dell’Ente. In 12 mesi sono state evase 600 richieste per il reperimento di docu-menti. La biblioteca centrale ha organizzato un completo e veloce servizio per la ricerca di articoli scientifici, aderendo alprogetto del CNR Area di Ricerca di Bologna denominato NILDE, e soddisfacendo i desiderarata di tutti i ricercatori INGV,di altre biblioteche italiane e di utenti remoti. In accordo e in collaborazione con le maggiori biblioteche accademiche sonostate attivate le operazioni di prestito interbibliotecario per gli utenti interni ed esterni riscontrando un interesse crescen-te per l’iniziativa.

La biblioteca digitale INGV, costituita ormai da circa 800 riviste che coprono i settori di ricerca dell’Ente, verrà ulterior-mente ampliata nel corso del prossimo triennio. Attualmente i ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica eVulcanologia, possono consultare:

• le riviste di editori quali Elsevier e Kluwer, Springer; • le testate di associazioni specialistiche come American Geophysical Union, American Meteorological Society, Institute

of Physics, Royal Meteorological Society;• le banche dati GeoRef, Web of Science e Journal of Citation Reports.

Questi strumenti rivestono una particolare importanza nel reperimento delle fonti bibliografiche, abstract e articoli full-text, consentendo agli utenti del servizio un aggiornamento continuo e rapido sulla letteratura scientifica che attiene ailoro interessi di ricerca.

La grande e composita produzione editoriale dell’ente è stata protagonista di uno stand allestito in occasione dell’im-portante convegno EGS-EUG-AGU di Nizza dell’Aprile 2003, al quale hanno partecipato circa 10.000 geofisici di tutto ilmondo.

Il 2003 ha segnato notevoli progressi anche nel settore della Didattica e Divulgazione. Un obiettivo permanente diquesto settore è quello di portare l’attività didattica e divulgativa in primo piano, delineando una vera e propria strategiaculturale dell’ente, da diffondere all’interno come all’esterno dell’INGV. Nel 2003 si è cercato razionalizzare l’attività diorganizzazione e gestione delle visite scolastiche presso l’INGV. Questa è diventata un punto fermo nella programmazio-ne delle visite didattiche per le scuole romane, tanto che l’INGV è l’istituto più richiesto per le visite scolastiche del pano-rama romano. Con un finanziamento MIUR e con l’intervento della società MIZAR è stato realizzato un percorso musea-le itinerante, presentato per la prima volta in novembre al Sestival della Scienza di Genova. Il gruppo di lavoro GLI Didaha anche lavorato sulla preparazione di supporti didattici e divulgativi, quali brochures, opuscoli, posters e CD usati dallescuole e distribuiti a mostre ed eventi pubblici.

Il risultato più significativo conseguito nel 2003 dal Gruppo di Indirizzo Locale per le Attività Didattiche e Divulgative ècostituito dal grande successo in termini di pubblico del festival della scienza di Genova al quale l’INGV ha partecipatocon una grande squadra di ricercatori e tecnici. Il bel percorso museale, ideato per guidare i ragazzi alla conoscenza deiterremoti e dei vulcani, è stato visitato da migliaia di studenti di ogni ordine e grado.

Unità Funzionale Centro Elaborazione Dati

I programmi previsti per il 2003 sono stati realizzati completamente e in particolare si è provveduto a:

• rivedere le configurazioni di backup dei principali server dell’INGV;• consolidare il sistema automatico di backup via rete giornaliero per permettere alle macchine critiche dell’INGV di

poter scegliere le directory e la tipologia dei file che si vogliono salvare con un sistema che entra in azione automati-camente ogni notte su tutti i file che risultano modificati rispetto al precedente backup.

Questo nuovo sistema di backup che è divenuto operativo nel 2003 potrà essere esteso a tutto l’INGV alla sola con-dizione di aumentare la memoria di massa di cui il sistema dispone per tenere i dati giornalieri. È chiaro che tale sistemanon archivia dati su nastro ma utilizza un’archiviazione di tipo circolare in modo tale che all’inizio di ogni anno i dati archi-viati nell’anno precedentemente vengono sovrascritti.

Per quanto riguarda invece le attività di rete, nel 2003 il Centro Elaborazione Dati ha provveduto alla manutenzioneed aggiornamento dei firewall dell’INGV compreso l’intercettamento, a livello di firewall, dei virus sul server di posta elet-tronica (mail.ingv.it). Ha inoltre provveduto all’aggiornamento dei firewall di sua competenza a livello nazionale.


178

Nel 2003 hanno ricevuto impulso alcune attività progettuali direttamente curate dal Centro Elaborazione Dati. Con rife-rimento al progetto IDRA, gran parte del 2003 è stato impiegato tempo nella scelta del materiale e del software disponi-bile sul mercato nonché all’assemblaggio della macchina di base. Sono stati inoltre assemblati otto nodi che potrannoentrare in funzione entro un mese. È stato avviato un programma di informazione-educazionale per gli utenti che hannonecessità di calcolo parallelo e che sarà svolto parte alla fine di quest’anno e parte nel prossimo anno. Sono state cura-te le installazioni hardware e di rete di un considerevole numero di macchine nuove che sono state in parte sostituite edin parte aggiornate. In aggiunta a queste attività progettuali, il CED ha provveduto all’espletamento di una serie di servi-zi che riguardano l’assistenza sui sistemi informatici generali dell’INGV sia verso le reti geografiche, sia verso il GARR,sia verso gli utenti.


179

Tabelle riepilogative degli obiettivi da conseguire nel triennio 2004-2006

Le tabelle che seguono riassumono tutti gli Obiettivi Generali e gli Obiettivi Specifici presentati nel Piano Triennale eoffrono il dettaglio delle singole Grandi Attività Istituzionali e Progetti che ricadono all’interno di ogni obiettivo. Segue unabreve descrizione delle diverse voci che compongono le tabelle. Tanto gli Obiettivi Generali (in testa alle tabelle) quantogli Obiettivi Specifici (delineati in nero su sfondo grigio scuro) sono descritti seguendo la stessa numerazione utilizzatalungo tutto il Piano.

Grande Attività Istituzionale/Progetto. Indica se l’attività in questione rivesta carattere istituzionale di rilievo, e inquanto tale sia finanziata prevalentemente con fondi interni, o rivesta carattere di un progetto o consulenza finanziata ocofinanziata prevalentemente con fondi esterni. Le Attività Istituzionali sono indicate da uno sfondo grigio chiaro, mentrelo sfondo bianco indica un Progetto o Consulenza. Le attività sono elencate partendo da quelle a finanziamento istituzio-nale, proseguendo con quelle a finanziamento esterno ma prevalentemente nazionale e chiudendo con quelle a finanzia-mento esterno prevalentemente extra-nazionale.

Durata. L’INGV è una struttura di ricerca con compiti di sorveglianza e monitoraggio chiaramente delineati nella sualegge istitutiva. Tali compiti caratterizzano fortemente tutte le attività svolte e permeano le attività di ricerca in senso stret-to. Pertanto molti Obiettivi Specifici vengono necessariamente svolti lungo un arco temporale che copre l’intera duratatriennale del Piano. Viceversa, per i Progetti e le Consulenze viene indicata la reale durata dell’attività e del relativo finan-ziamento (in mesi dal 1 gennaio 2004).

Ente Sovventore. Viene indicato l’ente a carico del quale avviene il finanziamento delle attività descritte. Nel caso diAttività Istituzionali viene riportata la dicitura “Fondi istituzionali”, la cui natura e composizione è dettagliata nella sezioneV. del capitolo Presentazione e Inquadramento. La dicitura DPC indica finanziamenti a carico del Dipartimento per laProtezione Civile diversi da quelli per i quali esiste una convenzione triennale. La dicitura MIUR indica finanziamenti acarico del Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica concessi attraverso strumenti quali il FIRB e il FISR o attra-verso leggi o progetti speciali.

Strutture INGV coinvolte. Molti dei temi trattati sono caratterizzati da una forte interdisciplinarietà. Questo è il moti-vo per cui quasi tutte le sezioni dell’ente sono spesso coinvolte nelle diverse attività previste. Acronimi delle sezioni: AC,Amministrazione Centrale; CNT, Centro Nazionale Terremoti; CT, Catania; MI, Milano; OV, Napoli-OsservatorioVesuviano; PA, Palermo; RM1, Roma 1; RM2, Roma 2.

Mesi/persona (parziale). Il valore riportato, sulla base di 12 mesi per anno/persona, si riferisce ad ogni singola strut-tura coinvolta nelle attività e limitatamente al primo anno del Triennio (2004). La stima globale per ciascun ObiettivoSpecifico (punti numerati del Piano Triennale) include sia le singole stime riportate per ciascun Progetto o Consulenza(punti non numerati), sia un impegno quantificato dalle singole sezioni ma non associato o associabile ad una specificaattività. Si consideri che nel calcolo totale dei mesi/persona sono stati considerati solo i ricercatori e il personale tecnicodirettamete coinvolto nelle attività descritte. Resta quindi escluso da questo computo il personale che svolge attivitàamministrative in senso stretto.

Mesi/persona (totale). Totale dell’impegno delle singole strutture INGV coinvolte.

Cooperazioni. Vengono indicate per esteso o in acronimo le principali strutture extra-INGV italiane o straniere chepartecipano o collaborano alle attività descritte. Una lista degli acronimi utilizzati viene fornita in appendice alle tabelle.

Tabelle riepilogative degli Obiettivi da conseguire nel Triennio

147


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158

Elenco degli acronimi delle strutture con cui esistono collaborazioni


159

ASI Agenzia Spaziale Italiana, Roma

AWI Alfred Wegener Institut, Bremerhaven, Germania

BAS British Antarctic Survey, Regno Unito

BER Bundesanstalt für Geowissen-schaften und Rohstoffe, Germania

BGS British Geological Survey, Regno Unito

CASPUR Consorzio interuniversitario Applicazioni Supercalcolo per Università e Ricerca, Roma

CICESE Centro de Investigacion Cientifica y de Educacion Superior de Ensenada, Messico

CILEA Consorzio interuniversitario lombardo per l’elaborazione automatica, Milano

CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, Roma

CRATI Consorzio per la Ricerca e le Applicazioni per le Tecnologie Innovative, Cosenza

DMI Danish Meteorological Institute, Danimarca

DPC Dipartimento per la Protezione Civile, Roma

EBRO Osservatorio Geofisico dell’Ebro, Spagna

EC Commissione Europea, Bruxelles, Belgio

EMSC Euro-Mediterranean Seismological Centre, Francia

ENEA Ente Nazionale Energie Alternative, Roma

ENI Ente Nazionale Idrocarburi

ENS Ecole Normale Superieure, Parigi

EOST Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre, Strasburgo, Francia

ESA European Space Agency

ETHZ Eidgenössische Technische Hochschule, Zurigo, Svizzera

EuCENTRE European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering, Pavia

GEOFON GeoForschungsNetz, Potsdam, Germania

GFZ GeoFor-schungsZentrums, Potsdam, Germania

GNS Institute of Geological & Nuclear Sciences Limited, Nuova Zelanda

ICSTM Imperial College of Science, Technology and Medicine, Londra, Regno Unito

IDPA Istituto per la Dinamica dei Processi Ambientali, CNR, Venezia

IFAC Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara", CNR, Firenze

IGGI Istituto Geocronologia e Geochimica Isotopica, CNR, Pisa

IGM Istituto Geografico Militare, Firenze

IIM Istituto Idrografico della Marina, Genova

IMAA Istituto di Metodologie per l’Analisi Ambientale, CNR, Potenza

IMATI Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, CNR, Genova

INAF Istituto Nazionale per l’Astrofisica, Roma

INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Roma

INOGS Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale, Trieste

IPGP Institut de Physique du Globe, Parigi, Francia

IPGS Institut de Physique du Globe, Strasburgo, Francia

IREA Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente, CNR, Napoli

IRIS Incorporated Research Institutions for Seismology Consortium, USA

ISMAR Istituto di Scienze Marine, CNR, Bologna


160

IZMIRAN Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, Radiopropagation, Russia

JPL Jet Propulsion Lab, California, USA

NASA National Aeronautics and Space Administration, USA

OARMP Osservatorio Astronomico Roma Monte Porzio

ONU Organizzazione Nazioni Unite

OPGV Observatoire Physique du Globe, Clermont-Ferrant, Francia

ORB Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles, Belgio

ORFEUS Observatories and Research Facilities for EUropean Seismology, Olanda

OSU Ohio State University, USA

OVG Osservatorio Vulcanologico di Goma, Congo

PNRA Programma Nazionale delle Ricerche in Antartide, Roma

PoliMi Politecnico di Milano

UB Universitad de Barcelona, Barcelona, Spagna

UCL University College of London, Regno Unito

UJF Université Joseph Fourier, Grenoble, Francia

UniAQ Università di L’Aquila

UniBAS Università della Basilicata

UniBO Università di Bologna

UniCAL Università della Calabria

UniCAM Università di Camerino

UniCH Università di Chieti

UniCT Università di Catania

UniFI Università di Firenze

UniGE Università di Genova

UniIN Università dell’Insubria

UniME Università di Messina

UniMI1 Università di Milano

UniMI2 Università di Milano-Bicocca

UniMO Università di Modena

UniNA Università di Napoli “Federico II”

UniPA Università di Palermo

UniPG Università di Perugia

UniPI Università di Pisa

UniPR Università di Parma

UniRM1 Università di Roma “La Sapienza”

UniRM2 Università di Roma “Tor Vergata”

UniRM3 Università di Roma “Roma 3”

UniSA Università di Salerno

UniTS Università di Trieste

UniPV Università di Pavia

UniUD Università di Udine

UniURB Università di Urbino

UniVE Università di Venezia

USGS United States Geological Survey, USA

USSN Ufficio Servizio Sismico Nazionale del Dipartimento Protezione Civile, Roma

Pubblicazioni principali

Per evidenti ragioni di spazio e sinteticità, la lista che segue riporta esclusivamente pubblicazioni su riviste quotatenel Journal of Citation Report e in cui almeno un coautore è un ricercatore dell’INGV. Si consideri che molte delle attivi-tà dell’INGV, e particolarmente molte di quelle inerenti il funzionamento delle reti e dei laboratori, vengono divulgate attra-verso i Quaderni di Geofisica e i Rapporti Tecnici INGV, attraverso monografie e attraverso altre riviste specialistiche adiffusione limitata. Il lettore è incoraggiato a fare riferimento al sito Internet dell’INGV (http://www.ingv.it) per ottenere unquadro completo e dettagliato della produzione scientifica dell’ente.

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Pubblicazioni Principali

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