domenica 8 maggio 2022

i terremoti del 3 maggio e il rischio - terremoto nell'area fiorentina


Coloro che hanno risentito dei terremoti del 2016 e di quelli precedenti troveranno assurde le apprensioni di molti fiorentini sui social per i terremoti del 3 maggio, che si sono tradotti solo in qualche oscillazione di mobili. Però per chi non è abituato a cose simili lo spavento è comprensibile. Insisto a dire che questi eventi sismici, frequenti in tutta Italia, dovrebbero essere benedetti, se servissero dove avvengono a far capire alla cittadinanza che come tante altre zone del territorio italiano, pure Firenze possa essere investita da terremoti di una certa entità, anche se non distruttivi come nel vicino Mugello. quindi anziché spaventarsi, sarebbe meglio prendere atto della situazione (e dell'avvertimento del potenziale pericolo!) adottando i giusti provvedimenti di salvaguardia degli edifici. Di fatto negli ultimi 150 anni le colline a sud della città tra Chianti, Valdipesa e Valdelsa non sono state certo asismiche e il ricordo del terremoto del 1895 dovrebbe rappresentare un monito per la sicurezza sismica degli edifici di tutta l’area fiorentina.
Il risentimento in base alle risposte della popolazione
 al questionario INGV "Hai sentito il terremoto"


Nel pomeriggio di martedì 3 maggio si è verificato un terremoto di M 3.7 con epicentro è tra il Ferrone e Mercatale Val di Pesa, in comune di San Casciano Val di Pesa, a sud di Firenze. A questa scossa ne è seguita una leggermente più debole in serata. La scossa delle 17.50 locali (15.50 GMT) è stata preceduta nei 10 minuti precedenti da un paio di foreshock (un aspetto interessante). Dopo il secondo evento principale la lunga serie di repliche bene o male sta continuando tutt’ora (8 maggio). Si è trattato quindi di eventi piuttosto leggeri ma ben avvertiti nell’area fiorentina e quando un terremoto, anche minore, avviene vicino ad una città ci sono parecchie voci sui social e parecchie risposte al questionario “hai sentito il terremoto” di INGV, sia per il numero di abitanti coinvolti, ma soprattutto perché il numero di coloro che percepiscono le scosse aumenta a causa delle tante costruzioni di oltre 3 piani. In molti si sono spaventati: vedere muoversi i mobili non è bello. Io 7 anni fa quando c’è stata la scossa più forte del mattino del 19 dicembre 2014 ero all’ultimo piano di un palazzo storico fiorentino e in effetti ci siamo mossi eccome per un M 4.1 a una quindicina di km di distanza ed è comprensibile che una persona che non ha mai sentito un terremoto forte si spaventi... Anche se quindi si tratta di eventi poco significativi come Magnitudo ne parlo perché hanno coinvolto “casa mia” e fanno intuire alcune cose della geodinamica locale.

LA SEQUENZA ATTUALE E QUELLA DEL 2014. Qualche anno fa una sequenza sismica simile, iniziata a dicembre 2014, ha colpito una zona leggermente più a sud. Ne avevo parlato qui. Direi che la situazione è esattamente la stessa, come dimostrano i meccanismi focali visibili qui sotto. Inoltre le due aree sono praticamente contigue. Vediamo la sequenza sismica degli ultimi giorni confrontata con quella del 2014.





eventi tra Chianti, Valdipesa e Valdelsa tra 1990 e 2003
In quest’altre carte ottenute grazie al database INGV si vedono gli epicentri dei terremoti dell’area fra Chianti, Val di Pesa e Val l’Elsa dal 1990 con M uguale o superiore a 3 nel raggio di 30 km da Certaldo. Sono divisi in due periodi distinti: in questa qui accanto sono indicati gli eventi tra 1990 e 2003. Sotto invece sono indicati gli eventi 2011 – 2022. Le due carte sono distinte perché nell’intervallo fra questi due periodi non si è registrata attività sismica di tale portata e dopo il 2003 la nuova serie è iniziata nel 2011 a Certaldo, per proseguire nel 2013 a San Casciano, tra 2014 e 2015 a sud di Mercatale, alla fine del 2016 a Castelfiorentino e a nord di Mercatale negli ultimi giorni.
 
POSSIBILI IDEE SULLA TETTONICA DELL'AREA A SUD DI FIRENZE. Nella carta degli eventi 2011 – 2022 sono indicati anche gli epicentri dei terremoti del 1812 (M 5,24, Val di Pesa) e del 1895 (M.5.50, Impruneta) e considerando comunque che la posizione degli epicentri degli epicentri storici potrebbe non essere particolarmente precisa si palesano due allineamenti molto evidenti. In particolare quella oggetto degli eventi recenti potrebbe aver generato anche il terremoto del 1959 (a cui era stata assegnata una M 4.85, attualmente in revisione perché troppo alta rispetto agli effetti reali) e può essere una continuazione della faglia trascorrente che ha formato la Valdisieve tra Dicomano e Pontassieve; gli epicentri dei più forti terremoti del XIX secolo sembrano adattarsi meglio geograficamente alla faglia responsabile degli eventi registrati nel periodo a  Castelfiorentino e San Casciano Val di Pesa. 
È interessante notare come il prolungamento di questa seconda faglia verso NE corrisponda a due lineamenti noti: la Val d’Ema nel tratto in cui affianca la autostrada A1 tra Impruneta e Firenze Sud e all’ultima sezione del corso dell’Arno dalle Sieci allo sbocco nella piana di Firenze.


gli eventi sismici con M uguale o superiore a 3 e una loro possibile interpretazione 

IL RISCHIO SISMICO NELL’AREA FIORENTINA. Nell’immagine qui sotto si vedono le sensibili differenze negli effetti del terremoti del 1812 e del 18 maggio 1895. Specialmente il terremoto del 1895 fu risentito molto violentemente (se lo ricordava anche come uno dei suoi ricordi più vecchi anche mio nonno, classe 1891: abitava a Porta Romana, nella parte di Firenze più vicina all’epicentro), a cui è seguita un evento il 6 giugno che addirittura sembra centrata nella parte meridionale di Firenze. Su questo evento non mi dilungo, perché l’amico Filippo Bernardini ha scritto un post estremamente valido: lo trovate qui.
Scorrendo il database parametrico dei terremoti italiani si notano prima del XIX secolo i terremoti M 5.38 del 1453, M.4.40 del 1551 e M 4.86 del 1554, i cui epicentri si trovano fuori dalla città rinascimentale ma probabilmente all’interno della attuale periferia cittadina. C’è poi un evento significativo nel 1148 di cui però il database non fornisce né data, né epicentro REALE, ma ne indica una M di 5.10.


CONCLUSIONE. Le testimonianze della sismicità storica dimostrano come l’area di Firenze sia soggetta a subire gli effetti di una attività sismica locale non certo “forte”, ma almeno “moderata” e che come si vede dall’immagine qui sopra, confrontando gli effetti del terremoto M 5.5 del 1898 dell’Impruneta con quelli in occasione del terremoto M 6.38 del 1919 in Mugello, in città e nei comuni limitrofi il risentimento dei terremoti locali può essere molto maggiore rispetto a quello dei più forti ma più lontani terremoti nell’Appennino vicino. Gli effetti di questa sismicità, che essenzialmente almeno negli ultimi anni è annidata nelle colline a sud della città devono pertanto essere considerati.
Quindi ritengo utile spingere la cittadinanza a far periziare i propri edifici per capirne la reazione alle onde sismiche e se del caso intraprendere idonee azioni di miglioramento o adeguamento sismico, e ricordo che dal 2017, con il “Sismabonus”, ogni cittadino può detrarre dalle tasse una notevole percentuale (fino all’85% in cinque anni) delle spese sostenute per interventi di rafforzamento, miglioramento e adeguamento sismico di edifici per abitazioni e per attività produttive nelle zone a più elevata pericolosità.

Aggiungo di studiate attentamente quanto scritto in proposito dal Dipartimento della Protezione Civile nel progetto “Io non Rischio.

Insomma, considerando che edifici "fatti bene" e "costruiti nel posto giusto" in Italia non avrebbero problemi a resistere ai terremoti, anche a quelli più violenti mi piacerebbe che le persone si domandassero dopo un terremoto come questi di cui si parla in questo post:
  • se la zona dove abitano é classificata sismicamente in accordo con la letteratura scientifica 
  • se gli edifici dove abitano / studiano / lavorano /passano il tempo libero o frequentano per altri motivi sono in regola con la normativa antisismica e con le accelerazioni che la letteratura scientifica ipotizza per l'area in questione 
  • se ci sono situazioni che possono indurre fenomeni di amplificazione locale delle onde sismiche
  • e, in ultimo e già che ci siamo, la situazione degli stessi rispetto al rischio idrogeologico  

In caso qualcuna di queste risposte sia negativa, sarebbe importante sensibilizzare i proprietari degli immobili e le Autorità per provvedere in merito, oggi poi meglio di prima perché con il Sismabonus si può fare qualcosa di concreto con investimenti modesti.


martedì 26 aprile 2022

I Satelliti per l'osservazione del territorio - Caffè-Scienza mercoledì 27 aprile ore 21 in presenza e su Youtube


Mercoledì 27 aprile alle ore 21 l’associazione Caffe-Scienza Firenze e Prato APS organizza alla SMS di Rifredi un incontro sui satelliti, visibile anche in streaming sul canale Youtube di Caffescienza (Qui c’è il link alla pagina dell'incontro. 
Negli anni ‘70 del XX secolo gli stessi che oggi pensano che sia inutile mandare un elicottero su Marte erano lì a chiedere a cosa servisse mandare satelliti intorno alla Terra (non parliamo poi della corsa alla Luna). Ed in effetti persino la NASA era alla ricerca di possibili usi. 
50 anni dopo, sarebbe praticamente impossibile concepire il mondo odierno senza l’apporto dei tantissimi satelliti che girano intorno alla Terra, di dimensioni e di orbite estremamente variegate. Le loro applicazioni sono innumerevoli, dalle telecomunicazioni ad applicazioni scientifiche e tecniche incredibilmente specifiche.

In questo incontro parleremo di alcuni tipi di satelliti per l’osservazione scientifica con importanti risvolti applicativi. 
  • I satelliti meteorologici: probabilmente fra i più noti al pubblico (chi non ha mai visto le immagini dei MeteoSAT???) raccolgono informazioni sulle condizioni meteo-atmosferiche in tempo reale di vaste zone del pianeta. I centri di ricerca meteorologici usano per le previsioni e sono anche essenziali per osservare in diretta l’evoluzione di fenomeni critici come importanti perturbazioni.
  • Una classe importante di satelliti a scopo scientifico sono quelli che si occupano dell’uso e delle condizioni della superficie terrestre. Raccolgono dati non solo sull’uso del territorio, ma per esempio dati su caratteristiche fisiche del suolo come umidità e temperatura e su tipo e stato di salute della vegetazione, e sono particolarmente utili per l’agricoltura e per la sorveglianza delle foreste. 
  • Da ultimo i “miei” satelliti radar, quelli che uso per il mio lavoro. A bordo dei satelliti InSAR radar particolari riescono a fornire indicazioni sui movimenti del terreno con precisione millimetrica. Sono usati soprattutto per la sorveglianza delle frane e delle deformazioni nelle aree vulcaniche e di quelle durante i terremoti. Di recente sono stati impiegati con successo e proprio dal sottoscritto anche per verificare a scala molto più fine rispetto a quanto era possibile con altri metodi i movimenti tettonici che interessano le aree geologicamente attive.
A Firenze ci sono diverse eccellenze riconosciute in campo internazionale nella ricerca scientifica applicata tramite l’uso dei dati provenienti dai satelliti e 3 di queste saranno protagoniste della serata: 
il LAMMA (consorzio pubblico tra la Regione Toscana e il Consiglio Nazionale delle Ricerche) per la meteorologia è una delle realtà più note per la meteorologia a livello europeo
All’università il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari Ambientali e Forestali ha sviluppato il GEOLAB, laboratorio di geomatica satellitare, osserva “dall’alto” il territorio e la salute della vegetazione, mentre il gruppo di Geologia Applicata del dipartimento di Scienze della Terra e del centro di Protezione Civile rappresentano uno dei centri più importanti a livello mondiale per lo studio dei movimenti del terreno con i satelliti radar.

Gli esperti di questo Caffè-Scienza saranno:

Samantha Melani, che parlerà dei satelliti meteo. È co-docente di Fisica dell’Atmosfera presso il Dipartimento di Fisica e Astrofisica di UNIFI, è ricercatrice presso l’Istituto per la BioEconomia del Consiglio Nazionale delle Ricerche, e collabora da molti anni alle attività del Consorzio LaMMA. I suoi principali interessi di ricerca riguardano lo studio della fisica delle nubi e della precipitazione, la meteorologia satellitare e la radar meteorologia con applicazione al monitoraggio e alla caratterizzazione di eventi meteorologici intensi a diverse scale spazio-temporali.

Gherardo Chirici è Professore Ordinario di Inventari Forestali e Telerilevamento, direttore del geoLAB – Laboratorio di Geomatica Forestale (www.geolab.unifi.it), vice-presidente dell'Associazione Italiana di Telerilevamento. I suoi principali interessi di ricerca sono il monitoraggio delle foreste, l’applicazione del telerilevamento all'ecologia del paesaggio e al monitoraggio della biodiversità, la pianificazione territoriale multiscala e la gestione sostenibile delle risorse forestali.

Mentre per quanto riguarda i satelliti Radar... dovrete accontentarvi del sottoscritto

Per chi può quindi, in presenza o su Youtube, arrivederci a mercoledì 27 aprile ore 21.00 (circa….)

sabato 19 febbraio 2022

Pozzuoli e la nascita della Geologia moderna

 
Il più prestigioso riconoscimento per contributi eccezionali nelle Scienze della Terra è la medaglia Lyell, assegnata ogni anno dalla Geological Society of London. Nella medaglia Lyell sono raffigurate le colonne del tempio di Serapide a Pozzuoli. Vediamo perché.

la Medaglia Lyell: davanti l'effige del grande geologo, dietro le colonne del tempio di Serapide

SCIENZE DELLA TERRA E SCIENZE DELLA VITA FRA '700 E '800. Tra il XVIII e il XIX secolo la Scienza ha combattuto due battaglie fondamentali per il sapere odierno della Storia Naturale, risolvendo il dibattito fra creazionismo ed evoluzionismo nelle Scienze della Vita e fra catastrofismo e gradualismo nelle Scienze della Terra. 
Nelle Scienze della vita gli “equilibri punteggiati” di Gould ed Eldredge e le estinzioni di massa (vista talvolta con scettiscismo nel XX secolo proprio perché “violavano” l'estremo gradualismo darwiniano) hanno un po' riportato in auge una sorta di catastrofismo in cui dopo una estinzione di massa i pochi sopravvissuti sono protagonisti di importanti differenziazioni con una serie di nuove radiazioni evolutive contemporanee; invece nelle Scienze della Terra il gradualismo “assoluto” continua a resistere bene nonostante la grande rivoluzione a cavallo degli anni ‘50 e ‘60 del XX secolo, quando si affermò all’improvviso la Tettonica delle placche dopo 40 anni di un dibattito iniziato nel 1916 da Wegener con la teorizzazione della deriva dei continenti. Ne ho parlato qui. Anzi, direi che se appunto il gradualismo darwiniano (ma – attenzione – non l’evoluzionismo in quanto tale!) è stato un po' attutito, la tettonica a placche ha ulteriormente rafforzato – se ce ne fosse stato bisogno – gradualismo e attualismo, spiegando con eleganza l’origine delle rocce contenute nelle catene montuose e rivelando la storia di vecchi oceani del passato simili a quelli attuali, aperti e chiusi dai lenti movimenti dei continenti trascinati dalle placche.

James Hutton (1726 - 1797)
CATASTROFISMO CONTRO UNITARIANESIMO. Al pari del dibattito in Scienze naturali su creazionismo ed evoluzionismo, nella Geologia del ‘700 e dei primi dell’800 si è assistito allo scontro fra il catastrofismo, secondo il quale la Terra era stata plasmata da poche catastrofi – l’ultima delle quali è stata naturalmente il diluvio universale – e l’unitarianesimo, che disegnava una gradualità nel modellamento della superficie terrestre. Il campione massimo indiscusso dell’unitarianesimo è stato lo scozzese James Hutton (1726 – 1797) che nel suo libro The System of the Earth, Its Duration and Stability del 1785, teorizzò il principio dell’attualismo secondo il quale le leggi e i processi che governano oggi la Natura sono gli stessi del passato. Corollario importante di questo principio è che il passato è la chiave per leggere il presente tanto quanto il presente è la chiave per leggere il passato. 
Come Wegener 150 anni dopo, non è che James Hutton convinse “tutti” (e rispetto a Wegener aveva contro buona parte del mondo religioso come in seguito fu per Darwin e anche adesso abbiamo problemi del genere): dal 1785 la vittoria di questo schieramento la dobbiamo a Charles Lyell (1797 – 1875) e ai suoi Principles of Geology, pubblicati tra il 1830 e il 1832, un libro che sta alla Geologia come “l’origine delle specie” sta alle Scienze Naturali (curiosità: Lyell nacque proprio l’anno in cui morì Hutton). A testimoniare l’importanza di Lyell, il più prestigioso riconoscimento assegnato ogni anno dalla Geological Society of London per contributi eccezionali nelle Scienze della Terra è appunto la medaglia Lyell. Nella medaglia da un lato è – ovviamente – rappresentato Lyell. Sul retro invece troviamo le colonne del tempio di Serapide a Pozzuoli.
E non è un caso, perché per i geologi queste colonne di marmo sono qualcosa di straordinariamente importante, che travalica gli aspetti storici e archeologici: se Stenone e Hutton hanno posto le basi della geologia moderna, è qui che si è giocata la battaglia decisiva che ha demolito i catastrofisti.
 
POZZUOLI E LA GEOLOGIA MODERNA. Fra i tanti sostenitori di Hutton un posto particolare lo merita John Playfair (1748 – 1819), scozzese pure lui. Playfair contribuì in maniera decisiva alla diffusione delle idee huttoniane nel libro Illustrations of the Huttonian Theory of Earth (1802): nel capitolo in cui parlava delle apparenti variazioni del livello del mare citò le osservazioni contenute nel libro del 1798 di Scipione Breislak (1750 – 1826) Topografia fisica della Campania, in cui lo scienziato e patriota romano – la cui memoria è stata onorata  degnamente quando il piccolo dinosauro Ciro è stato appunto chiamato Scipionyx samniticus in suo onore – faceva notare come il livello marino nel golfo di Napoli e nella baia di Pozzuoli fosse più basso dell’attuale all’epoca romana. Fra gli esempi portati da Breislak c’era proprio il tempio di Serapide, con l’osservazione che il suo pavimento era sicuramente sopra il livello del mare all’epoca del suo utilizzo. 

Frontespizio dei Principles of Geology
Fra le diverse personalità britanniche che visitavano a quei tempi l’italia non poteva mancare Charles Lyell  (figuriamoci se un geologo poteva farsi scappare Napoli – peraltro tappa significativa anche se distale del Grand Tour – e con la fondata speranza di vedere in eruzione il Vesuvio che all’epoca era abbastanza vivace: difficilmente passavano 5 anni fra un evento e un altro). Naturalmente Lyell aveva letto il libro di Playfair (anzi, non ho indagato in merito ma ritengo assolutamente improbabile che i due non si conoscessero di persona); quindi andò a vedere le colonne e constatò che dopo la loro messa in posto erano finite a lungo sotto il livello del mare in quanto vi sono chiaramente impressi i fori provocati dai litodomi: i litodomi sono molluschi che si attaccano alla roccia e la forano; vivono filtrando le particelle di cibo contenute nelle acque e quindi non possono certo vivere in ambiente subaereo. Le stesse considerazioni sui fori nelle colonne furono fatte anni prima – presumo nel 1788 – da Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799). 
Inoltre Lyell dedusse che la parte basale delle colonne era stata ricoperta da sedimenti ed anche questo è vero perché tutto il tempio è rimasto sepolto fino al 1749 quando Carlo di Borbone (1716 – 1788), uomo dai multiformi ruoli reali e all’epoca Re di Napoli, volle vederci chiaro su quelle colonne di marmo che affioravano dal terreno e ordinò uno scavo archeologico.
Il tempio di Serapide rappresentava quindi un classico esempio di gradualismo huttoniano, di un’area che era sopra il livello del mare, è stata successivamente sommersa più o meno lentamente e non a seguito di cataclismi improvvisi, nel periodo dell'affondamento è stata ricoperta da sedimenti sottomarini per poi ritornare sopra il livello del mare. All’epoca ha rappresentato quindi il migliore esempio di una modellazione graduale della superficie terrestre operata da cambiamenti geologici, e per di più con un meccanismo chiaro e ben spiegabile con l’attualismo.
Per questo le colonne del tempio di Serapide hanno meritato di essere raffigurato nel frontespizio del capolavoro di Lyell: Principles of Geology: Being an Attempt to Explain the Former Changes of the Earth's Surface by Reference to Causes now in Operation, uno dei libri “più fondamentali” non solo nella storia della Geologia, ma di tutta la letteratura scientifica in generale ed è per questo che sono raffigurate nella “medaglia Lyell”

E così Napoli ha concorso alla nascita della Geologia moderna, come con Plinio il giovane assistette alla nascita della vulcanologia con la prima descrizione “scientifica” di una grande eruzione vulcanica 

venerdì 11 febbraio 2022

I terremoti di Reggio Emilia del 9 febbraio 2022


Anche prima di averne la certezza con l’emissione da parte di INGV del meccanismo focale era ovvio che gli eventi di ieri sera vicino a Reggio Emilia avessero un meccanismo di faglia inversa suborizzontale (insomma sono sovrascorrimenti, noti internazionalmente come thrust), esattamente come nel 2012. In quella zona sono eventi non molto frequenti ma alle volte hanno una intensità notevole, e purtroppo nella popolazione locale non c’è in genere una consapevolezza di questo, nonostante che già nel 1993 i geologi ferraresi lo avessero sottolineato.

GEOLOGIA DELLA PIANURA PADANA EMILIANA. Qui accanto si vedono i fronti delle pieghe sepolte sotto la pianura padana. Vediamo in dettaglio cosa succede. Grossolanamente la geologia della pianura padana nel settore emiliano – romagnolo, che si vede nella sezione qui sotto, è questa:
1. BASAMENTO ERCINICO PALEOZOICO (non raffigurato): rocce metamorfiche simili a quelle che sitrovano in alcuni settori del lato italiano delle Alpi, formatesi durante l’orogenesi varisica, quando il Gondwana si scontrò con Euroamerica (diciamo nel Carbonifero, tra 300 e 350 milioni di anni fa)
2. SERIE TRASGRESSIVA TRIASSICA (in viola): come ho scritto specificamente in questo post, l’unione fra Gondwana ed Euroamerica è stata molto breve e dopo alterne vicende ha iniziato dal Triassico ad aprirsi la Tetide. Nella futura piattaforma adriatica si sono deposti sedimenti costieri e di mare basso, tra ci degli scisti scuri perché ricchi di materia organica e che rappresentano le cosiddette “rocce – madri” del petrolio padano. Questa serie si ritrova oggi in affioramento solo nel Canton Ticino
3. SERIE CARBONATICA MESOZOICA E TERZIARIA INFERIORE (in azzurro e verde): l'approfondimento del bacino e la collocazione in area tropicale e subtropicale, unita alla mancanza di apporti sedimentari dai continenti, ha consentito la formazione di una spessa serie di calcari sul bordo della placca adriatica. È abbastanza simile alla Serie Toscana
4. SERIE APPENNINICA DETRITICA OROGENICA (in marrone): quando l'area è rimasta coinvolta nella formazione di Alpi e Appennini è cambiata la sedimentazione perchè sono arrivati sedimenti provenienti dai continenti. Si formano quindi argilliti e arenarie
5. SERIE RECENTE DELLA PIANURA PADANA (in giallo e la parte chiara in alto): per un certo periodo (che in appennino dura ancora) una buona parte della zona è emersa e dalla sedimentazione siamo passati all'erosione. Nella pianura Padana in seguito sopra i depositi marini di cui sopra si sono formati (e senza l'intervento umano si formerebbero ancora) depositi fluviali, lacustri e palustri
Fino al punto 4 si tratta di rocce rigide e ben litificate. I sedimenti della pianura padana sono invece caratterizzati da una certa plasticità
TETTONICA. Nell'immagine qui sotto, tratta da Casero (2004) e che rappresenta la parte romagnola (ma il concetto è più o meno lo stesso) vediamo come le rocce terziarie sono piegate e fagliate. Queste pieghe sono visibili tramite prospezioni geofisiche. La deformazione però è talmente intensa che le pieghe si sono rotte e il loro asse si è trasformato in una faglia e quindi queste faglie rimangono confinate in profondità (anche se molto bassa). Pieghe e faglie coinvolgono tutta la serie dal basamento paleozoico alle arenarie terziarie, mentre la copertura sedimentaria recente, poco o per niente solidificata, si comporta in maniera plastica assorbendo la deformazione e gli effetti maggiori sono rappresentati dal sollevamento (visibile però solo grazie a raffinate tecniche di sfruttamento dei dati satellitari). Ci sono anche delle possibili ripercussioni sul reticolo idrografico


I movimenti orizzontali e verticali a cavallo dell'Appennino
MOVIMENTI VERTICALI E ORIZZONTALI. Tutta la fascia posta grossolanamente tra il Po e il crinale appenninico è in forte innalzamento, ad eccezione della fascia lungo la Via Emilia tra la costa e Reggio Emilia, dove è particolarmente evidente la subsidenza antropica.
Vediamo perché.
Il regime tettonico della catena appenninica risulta dal gioco fra due blocchi uno occidentale (tirrenico) e uno dall’altro lato della catena che comprende quindi la pianura padana e la fascia tra la catena e l’Adriatico (blocco padano – adriatico). Questi blocchi hanno movimenti diversi fra loro, misurabili rispetto all’Europa a N delle Alpi, la cosiddetta “Europa stabile”. È stato dimostrato prima dalle misure GPS (Farolfi e Delventisette, 2015 e referenze in quella bibliografia) e poi anche dal nostro lavoro con i dati radar satellitari InSAR (Farolfi, Piombino e Catani, 2019).
Suddividiamo i movimenti nella componente E-W e N-S (questa ultima rilevabile solo con il GPS e non con InSAR). Nella componente EW i due blocchi divergono perché quello orientale si muove verso E e quello occidentale verso ovest. Per cui nel tratto centrale e meridionale dove la catena appenninica è diretta circa NNW-SSE i due blocchi divergono: il risultato sono i grandi sistemi di faglie normali dell’Italia centro-meridionale con la loro importante sismicità, tragicamente nota in tempi recenti per gli eventi di 2009 e 2016.
Da Rimini in su nell’Appennino il regime tettonico diventa compressivo perché quando cambia direzione (lungo la pianura padana diventa all’incirca WNW-ESE) cambiano le cose la componente nord della velocità del blocco tirrenico è maggiore di quella del blocco padano-adriatico, per cui i due blocchi si scontrano.
Lo scontro inizia al di sotto della pianura padana e l’effetto fondamentale sono i grandi sistemi di pieghe e faglie nel sottosuolo.

sismicità risentita a Reggio Emilia
SISMICITÀ STORICA. In tempi recenti oltre al 2012 bisogna ricordate il terremoto del 1996. Nel catalogo parametrico dei terremoti italiani nel 1501 il modenese è stato colpito da un evento di M 6. Specificamente a Reggio Emilia a ieri ci sono ben 128 testimonianze di terremoti, dei quali 4 con risentimento dal VII grado mercalli in su e altri 10 tra il VI e il VII grado. I geologi ferraresi, con il mio carissimo amico Antonio Mucchi lo evidenziarono in un convegno del 1993. 20 anni dopo i loro timori si sono rivelati fondati anche nei più scettici, a parte i fessi che i terremoti dell’Emilia sono di origine antropica

E NO, L’ATTIVITÀ DI ESTRAZIONE DEGLI IDRICARBURI NON C’ENTRA NIENTE. Spero che non vengano fuori le solite fesserie delle trivelle. Ho chiaramente spiegato qui il perché i pozzi di petrolio e di gas non c’entrano nulla. Ribadisco che chi dice che il rapporto ICHESE abbia sancito i rapporti fra estrazione di idrocarburi e terrmoti del 2012 quel rapporto non lo ha letto. Dopodichè si dimentica che ICHESE aveva chiesto comunque un approfondimenti della cosa, che c’è stato con CAVONELAB. Naturalmente questi signori si dimenticano del CAVONELAB.
E da ultimo veniamo a quelli che anche oggi hanno tirato fuori la balla del fracking, uno a caso il mio “amico” che chiamiamo “coso” per non dargli pubblicità, parecchio in difficoltà da quando le scie comiche (ah, no.. chimiche …) non se le fila più nessuno e ha provato a cavalcare la pandemia, ma ha trovato complottardi più giovani, vivaci e organizzati che gli hanno tolto qualsiasi spiraglio:
  • se fossi il geologo responsabile del pozzo di una casa petrolifera e chiedessi di fare il fracking anziché una coltivazione tradizionale di idrocarburi mi proporrebbero per un Trattamento Sanitario Obbligatorio perché proporrei un sistema che costa di più e che in quelle condizioni raccoglie meno
  • è impossibile fare il fracking “clandestinamente” perché sarebbe impossibile nascondere l’enorme prelievo di acqua necessario
  • come ho detto diverse volte, il fracking di suo non genera terremoti quasi mai, ma li genera la reiniezione dei liquidi che ritornano in superficie durante e dopo le operazioni (altra operazione che sotto silenzio non è possibile fare)

Burrato et al (2003) An inventory of river anomalies in the Po plain, Northern Italy: evidence for active blind thrust faulting. Annals of Geophysics 46, 865-882
Casero (2004) Structural setting of petroleum exploration plays in: Geology of Italy - Special Volume of the Italian Geological Society for the IGC 32 Florence-2004 189- 199
Farolfi e Del Ventisette (2015) Contemporary crustal velocity field in Alpine Mediterranean area of Italy from new geodetic data. GPS Solut. 2015, 20, 715–722 
Farolfi, Piombino and Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

sabato 5 febbraio 2022

dissesto idrogeologico: sull’equivoco nell’uso e nell’abuso del termine “rischio” e sul significato di “pericolosità” (questa sconosciuta)


Continuo sempre a notare in caso di disastri un uso improprio del termine “rischio”. La cosa non può stupire in articoli su carta stampata e sul web e in dichiarazioni estemporanee prese a caso, visto il livello di preparazione generale di chi scrive. Il problema diventa enorme quando sono gli addetti ai lavori a parlare impropriamente di “rischio” confondendolo con la “pericolosità” (spesso completamente ignorata). In buona sostanza ho osservato e continuo purtroppo ad osservare una certa confusione fra “pericolosità” e “rischio”: sono due termini ben distinti (e devono esserlo!) ma sono spesso utilizzati l’uno per l’altro come se avessero lo stesso significato. Invece no!!! non è così: pericolosità e rischio hanno significati ben distinti, chiari, differenti e particolari. Il loro rapporto passa attraverso un terzo termine, la “vulnerabilità”.

EDIT: ANNOTAZIONE SULLA QUESTIONE TERMINOLOGICA. A seguito di una serie di osservazioni da parte di geologi che hanno obbiettato sull'uso del termine "dissesto idrogeologico" ho scelto di fare una integrazione in cima al post. Sono ampiamente convinto che "idrogeologico" dovrebbe essere un termine riservato alle falde acquifere e che parlare di "dissesto geo-idrologico" sarebbe MOLTO più corretto. Però ormai in Italia la prassi è questa, piaccia o non piaccia. Ci ho provato anche io nel mio piccolo, ma non è ormai possibile tornare indietro e tocca adeguarsi.

LA PERICOLOSITÀ: UNA CARATTERISTICA INTRINSECA. La pericolosità esprime quanto un luogo sia più o meno predisposto a subire un evento naturale e di quale entità, in base alle caratteristiche geografiche e geologiche proprie e dei dintorni. La “pericolosità idraulica” risulta maggiore accanto ai fiumi e nelle zone più depresse di una pianura rispetto a quanto si trova a quota superiore e/o più lontano dal fiume. Ogni versante sarà caratterizzato da un livello di pericolosità da frana che ruota intorno a diverse caratteristiche come acclività del pendio, litologia e struttura delle rocce: un versante con una sabbia non consolidata sarà più esposto alla pericolosità da scivolamento rispetto ad uno di solido granito, come in una parete di roccia la pericolosità da crollo aumenterà a parità di altri fattori con la sua pendenza.

IL RISCHIO DIPENDE DA COSA C’È. Il rischio, invece, è un concetto che prende in considerazione gli effetti che un evento naturale può arrecare in un certo luogo a cose e persone. Ne segue che se la pericolosità non cambia a meno di cambiamenti morfologici all’interno e nell’intorno del perimetro, naturali o artificiali che siano, il rischio invece varia in base a quello che c’è. Ad esempio un perimetro incolto, senza edifici né strade vicino ad un fiume segnalato a pericolosità idraulica “media” perche ogni tanto si allaga, ha un rischio basso perché una esondazione non comporterebbe nessuna conseguenza su cose e persone. Se però poi qualcuno decide di costruirci qualcosa (si tratterebbe nel caso di una azione improvvida, ma purtroppo è successo molto spesso), la pericolosità rimane uguale, ma il rischio aumenterebbe drasticamente.

PERICOLOSITÀ, RISCHIO E VULNERABILITÀ. La differenza fra termini è quindi sostanziale:
  • la pericolosità si basa esclusivamente sulle condizioni dell’area e del suo intorno e cambia se e solo se avvengono importanti modifiche morfologiche (antropiche o no)
  • il rischio – invece – varia a seconda di quanti beni e persone siano esposti ad un pericolo in una determinata area e quindi varia in base a “quello che c’è”
  • Pericolosità e rischio sono correlati da una espressione che introduce un terzo termine, la vulnerabilità, e cioè la predisposizione di un qualcosa (edificio, strada etc etc) ad essere danneggiato da un certo rischio.
La formula che lega questi tre concetti è R= P x V x E, dove R sta per Rischio, P per Pericolosità, V per Vulnerabilità ed E per il numero degli elementi a rischio.
Il rischio quindi è la moltiplicazione di questi tre fattori. Ovviamente se uno di questi fattori è pari a zero il rischio sarà nullo: ad esempio non ci sarà rischio – frana in mezzo ad una pianura, come sarà zero in un versante interessato da una frana, ma dove non c’è nessuna costruzione o infrastruttura potenzialmente danneggiabile dal movimento franoso.
Da questo segue che in un PAI (Piano di Assetto Idrogeologico) ci possono essere perimetri indicati a pericolosità elevata ma a rischio basso e, specularmente, perimetri a pericolosità bassa e rischio alto.

Il ponte di Garessio che fa da diga 
durante una pienae del Tanaro
OPERE CHE AUMENTANO PERICOLOSITÀ E RISCHIO. Lasciare stare il can che dorme della pericolosità sarebbe una cosa buona e giusta. Purtroppo realizzando qualcosa in perimetri ad elevata pericolosità vi si aumenta fatalmente il rischio. In taluni casi certe opere possono addirittura aumentare anche la pericolosità. 
Un classico del genere è rappresentato a proposito di rischio idraulico dalla realizzazione di ponti troppo bassi e/o con diversi piloni che abbattono drasticamente la portata del fiume con prestazioni idrauliche peggiori di quelli del passato. In caso di piena il manufatto potrebbe fare da diga, provocando danni a monte di esso (cosa avvenuta realmente in diversi luoghi, per esempio a Olbia e a Garessio. Pertanto una realizzazione del genere aumenta la pericolosità idraulica a monte di esso e, a cascata, anche il rischio in caso di presenza di beni antropici. 
Quanto ai versanti, non sono pochi i casi in cui le attività antropiche hanno avuto la conseguenza di attivare o riattivare fenomeni franosi. Cito, non a caso, le conclusioni di una attenta analisi di un versante di cui mi sono occupato personalmente da poco: vi si legge esplicitamente la necessità di adottare norme di salvaguardia del territorio, che impediscano l’incremento del carico urbanistico e trasportistico. Tutto questo perché sono state rilevate deformazioni sul suolo cagionate dalle opere di urbanizzazione recente dell’area (relativa agli ultimi decenni). Ovviamente l’analisi propone per il sito in questione, dove senza attività antropica non si sarebbe rilevato nulla, sensibili aumenti di pericolosità e rischio: la pericolosità aumenta per le modifiche alla morfologia e ai carichi del versante, il rischio perché prima non c’era nulla e ora ci sono diversi edifici.
Un altro caso di azione che non doveva essere fatta è costituito dalla realizzazione a XXXX di un campo sportivo posto su un crinale e quindi è stato necessario livellare un tratto di versante tramite un riporto di terreno di diversi metri di spessore. A seguito di questo intervento parte del riporto e dei terreni di copertura presenti nel sottostante pendio si sono mobilizzati. Ciò ha reso necessario procedere al consolidamento del versante. Anche in questo caso se nessuno si fosse messo in testa di realizzare questa struttura non sarebbe successo niente intorno.

la realizzazione di questa strada, modificando il versante,
ha aumentato la pericolosità: il muro serve per abbatterla
PROGETTARE UNA INFRASTRUTTURA: PERICOLOSITÀ E RISCHIO. A questo punto viene la critica più importante alla frase “non dovevano costruire un gasdotto in una zona a rischio
Da quanto detto nei paragrafi precedenti chi ha detto o scritto questo ha commesso un grave errore. Perchè è proprio l’infrastruttura a portare il rischio!
In genere è possibile collocare un nuovo edificio in area a bassa pericolosità, mentre in Italia è altmente probabile che una infrastruttura lineare debba per foza attraversare perimetri contreaddistinti da certapericolosità. Alcuni di questi prima di questa realizzazione sono a rischio inesistente o quasi perché con il niente antropico intorno; però inserendovi la nuova infrastruttura il primo effetto sarà quello di aumentare il rischio solo per la sua presenza. Quindi la progettazione dovrà tenere conto ad esempio della pericolosità di un versante da cui possono venire dei crolli e abbattere il rischio che si creerebbe con delle reti paramassi o altra opera (fino a quando sarebbero caduti su un bosco o su un pascolo rischio non ce n’era… ). Inoltre le modifiche alla morfologia dei versanti potranno introdurre aumenti della pericolosità da frana (la realizzazione di muri di contenimento serve proprio a diminuirla quando introdotta) o la costruzione di un terrapieno può aumentare la pericolosità idraulica a monte di esso.
Quindi diciamo che sarebbe più corretto dire che nella realizzazione di una nuova infrastruttura lineare si deve cercare di passare per luoghi a minore pericolosità possibile.

MITIGARE PERICOLOSITÀ E RISCHIO. La formula R= P x V x E dimostra semplicemente una cosa: mitigare i rischi geologici vuol dire lavorare per ridurne almeno uno dei fattori che lo determinano. 
Se vogliamo ridurre i rischi abbiamo due strade: 
  • evitare di costruire nelle zone dove la pericolosità è alta (banalmente nelle pianure più esposte alle alluvioni o in pendii che possono franare). Sembra logico ma spesso questo principio continua a non essere rispettato
  • una volta che la frittata è fatta intervenire con opere di difesa che diminuiscano la pericolosità e – a cascata – il rischio, o semplicemente abbattere il rischio, delocalizzando
Il muro costruito ad Aulla per abbattere pericolosità
e rischio di un quartiere costruito troppo vicino al Magra
AULLA: DUE ESEMPI CONCRETI. Vediamo una applicazione delle due metodologie con le azioni effettuate ad Aulla (Lunigiana, provincia di Massa e Carrara). Qui non si può dire che sia stata negli ultimi decenni del XX secolo una azione particolarmente intelligente il continuo avvicinarsi della città al Magra con nuovi insediamenti in zone ad elevata pericolosità idraulica. Qualche anno fa dopo una serie di gravi catastrofi dovute a più episodi di piogge devastanti si è capito che non si poteva continuare così e sono state effettuate delle azioni che hanno provocato una forte mitigazione del rischio, attraverso le due diverse modalità:
  • è stata diminuita la pericolosità di un’aeea urbana costruendo un muro sufficientemente alto per essere invalicabile dalle acque del fiume in piena. Diminuendo la pericolosità è diminuito ovviamente anche il rischio
  • è stato diminuito solo il rischio senza incidere sulla pericolosità semplicemente delocalizzando un intero quartiere

IN CONCLUSIONE. Purtroppo Il “Bel Paese” (termine peraltro dovuto a un geologo, l’abate Stoppani) convive con il dissesto idrogeologico perché, come spesso dimostrano i toponimi, alluvioni e frane sono una costante nella nostra storia durante tutta la storia, e non – come potrebbe pensare qualcuno – soltanto dal dopoguerra quando l’aumento della popolazione, l’industrializzazione e la crescita del terziario hanno comportato la necessità di occupare aree precedentemente lasciate stare perché pericolose. Quindi il nostro sarebbe un territorio da sfruttare con una certa attenzione e invece per un corretto uso del territorio è stato fatto tanto di quello che non andava fatto ma poco di quello che andava fatto. Il risultato è lo sconfortante elenco dei disastri. La cosa più logica sarebbe la delocalizzazione di quanto più a rischio; ma in Italia è un problema perché lo spazio a pericolosità idrogeologica bassa è nettamente insufficiente.
E allora cosa si può fare? Si deve diminuire la pericolosità, e per farlo c’è un’unica strada, la corretta manutenzione del territorio. Tante volte i geologi sottolineano l’importanza di queste pratiche, grazie alle quali si può diminuire la probabilità e l’entità di frane e alluvioni in un certo luogo, abbassandone la relativa pericolosità e – di conseguenza – anche il rischio che vi è associato.

sabato 22 gennaio 2022

Hunga Tonga: risvolti distruttivi di una eruzione senza i quali sarebbe stata tutto sommato un evento "normale"


Se non fosse stato per lo tsunami e per i gravi danni patiti nelle isole Tonga l'eruzione del 15 gennaio 2022 sarebbe passata inosservata o quasi: di parossismi di questo tipo i vulcani di margine di placche convergente ne producono diversi ogni anno. Insomma, se fosse successo su un vulcano sulla terraferma non se lo sarebbe filato nessuno, a parte i vulcanofili e – ovviamente – le popolazioni locali. Purtroppo i guai quando si tratta di un vulcano su un'isola sono sempre in agguato, come l'eruzione dell'Hunga Tonga del gennaio 2022. Ma tutti quei post e tutti quei commenti sull'impatto globale di questa eruzione sono assurdi... eh, no... non è un nuovo Tambora, tantomeno questo evento è paragonabile a quello del 1883 a Krakatau.

carta pre-eruzione. Fonte: The Conversation.com
Innanzitutto va precisato un concetto: non è che sabato 15 gennaio sia esploso l’Hunga Tonga con la produzione di una caldera come nel 1883 a Krakatoa, come da molti indicato a caldo all'evento appena registrato: l'analogia fondamentalmente è stata consentita dallo scatenamento dello tsunami e dal boato sentito a grande distanza, ma si è semplicemente trattato di un forte parossismo durante la fase di attività iniziata il 15 dicembre, un parossismo come ne succedono parecchi tutti gli anni in diversi vulcani sparsi sulla Terra (normalmente fra quelli delle aree di convergenza fra placche). Questo è evidente partendo da due considerazioni: 
  1. un collasso esplosivo genereale del vulcano avrebbe cancellato del tutto le poche parti subaeree che ora affiorano (anche se qualcosa rispetto a prima manca)
  2. in caso di esplosione del vulcano lo tsunami avrebbe dovuto avere una dinamica diversa. 
Come si vede dal disegno tratto da The conversation, le piccole isole di Hunga Tonga e Hunga Ha'apai rappresenta(va)no le parti più elevate della cresta della caldera di circa 5 km di diametro appartenente a un grande edifico vulcanico andesitico che si erge da un fondo marino profondo circa 1800 metri, situata circa 40 km a NNW di Tongatapu, l’isola principale delle Tonga con alcune delle maggiori città del regno, compresa la capitale Nukuʻalofa. Il vulcano è stato teatro di diverse eruzioni sottomarine dalla prima eruzione storica nel 1912. Nella fase eruttiva precedente a questa, iniziata a metà dicembre 2014 ha costruito una nuova isola tra le altre due grandi isole.

CRONISTORIA DELLA ERUZIONE. Il Global Volcanism Program dello Smithsonian riporta che la fase attuale di attività è iniziata la mattina del 20 dicembre ed è proseguita con emissioni di ceneri e nuvole di gas; la colonna è arrivata inizialmente a 12 km di altezza per poi diminuire ed è proseguito l’accrescimento dell’isola nata nel 2015. Il tutto è stato ovviamente seguito con attenzione dal centro che controlla i vulcani per la sicurezza del traffico aereo competente per territorio, il VAAC (Volcanic Ash Advisory Center) di Wellington. Ai primi dell’anno la situazione si era calmata (per chi volesse sapere qualcosa di più sui VAAC avevo scritto questo post). Poi, il 14 gennaio inizia una forte eruzione nella parte subaerea con la colonna di ceneri che arriva a 20 km di altezza, e abbondanti ricadute di ceneri nelle isole vicine. Questa nuvola conquista a mani basse il record per la produzione di fulmini: sono una cosa comune nelle nubi vulcaniche ma qui la rete di GLD360 ha registrato fino a 200.000 fulmini all’ora. Sui fulmini nelle nubi vulcaniche avevo scritto questo post.
Il 15 gennaio è iniziato un nuovo parossismo: la colonna eruttiva è arrivata “solo” a 15 km ma stavolta l’eruzione si è presentata immediatamente al di sotto della superficie del mare e questo ha probabilmente scatenato lo tsunami, l’onda di pressione e il boato.
Pertanto è chiaro e evidente che non c’è stata nessuna esplosione DEL vulcano, ma solo un importante episodio parossistico.

LE EMISSIONI DI CENERI: NON QUELLE DI UNA ESPLOSIONE DEL VULCANO. Già nelle prime ore del 15 gennaio numerosi commenti in particolare in siti e gruppi meteo si chiedevano se e quali saranno le conseguenze climatiche globali di questa eruzione. Direi che se la ricaduta delle ceneri ha provocato una situazione decisamente drammatica nelle isole vicine, a livello globale non succederà nulla perché i quantitativi non sono particolarmente rilevanti. 

LO TSUNAMI: MOLTO DIVERSO DA QUELLO DEL 1883. La domanda principale che ci si pone dal punto di vista scientifico è perché questa eruzione abbia provocato lo tsunami. Innanzitutto che non ci sia stata una esplosione del vulcano in stile Krakatau del 1883 lo dice anche la dinamica dello tsunami stesso: in caso di esplosione del vulcano si sarebbero prodotte onde di tsunami ad alta frequenza, molto corte ed estremamente distruttive nei dintorni ma che non sarebbero state capaci di propagarsi “decentemente” a distanza. Invece si è trattato di uno tsunami dalle caratteristiche “normali”, causato da importanti movimenti del fondo marino, come avviene per i terremoti e – appunto – per frane sottomarine: in questi casi si producono onde a bassa frequenza che si propagano a grande distanza, proprio come è successo sabato 15 gennaio sulle coste di quasi tutto l’Oceano Pacifico. Basta confrontare lo tsunami del 2004 con quello del 1883, ben descritto da Choi et al (2003): in quell’occasione  lungo le coste dello stretto della Sonda ci sono state decine di migliaia di vittime per onde alte anche parecchie decine di metri, ma lungo le coste dello Sri-Lanka e dell'Africa l'altezza si è rivelata di poche decine di centimetri. Solo in Australia e Nuova Zelanda l’altezza dello tsunami ha passato il metro.
Quindi lo tsunami si è probabilmente originato per il collasso di una parte sommersa della parete del vulcano innescata dall’esplosione.

L’ONDA DI PRESSIONE E I BOATI SENTITI A GRANDE DISTANZA. Due parole meritano anche il boato sentito a grande distanza e l’onda di pressione, davvero enormi. Questa eruzione non passerà certo alla storia per il volume delle emissioni, tranne nelle isole vicine (ricordo ancora che eventi di questa portata dal punto di vista della quantità di emissioni ne avvengono parecchi ogni anno), ma sarà studiata negli anni a venire per lo tsunami e soprattutto per il rumore: sono questi gli aspetti analoghi al disastro del 1883 che hanno portato fuori strada tanti commentatori non esperti. Hunga Tonga si è distinto per il fragore già all’inizio di questa fase eruttiva: la prima attività esplosiva del 15 dicembre fu sentita a quasi 300 km di distanza, mentre il parossismo principale del 15 gennaio è stato percepito addirittura in Alaska, a 9000 km di distanza, con una serie di boati durata una decina di minuti!! E non dimentichiamoci l'onda di pressione.

l'onda di pressione da Perugia Meteo
Sulla intensità dei boati si possono fare quindi alcune considerazioni:
  • probabilmente questa fase eruttiva è stata caratterizzata da una quantità di gas particolarmente ingente e per giunta ad elevata pressione: magmi andesitici di aree di convergenza fra placche come quelli di Hunga Tonga sono molto viscosi, perchè i gas non riescono a sfogare in atmosfera come succede durante le eruzioni dei magmi basaltici 
  • l’acqua potrebbe aver dato il suo contributo dinamico (c’è giusto un oceano a disposizione), specialmente se l’innesco dell’interazione con il magma è avvenuto poco sotto il livello del mare, generando una attività di tipo Surtseyano: il nome deriva dalla celebre isola di Surtsey, sorta dalle acque dell’oceano a sud dell’Islanda nel 1963 e i quattro anni dell’eruzione sono stati caratterizzati da una elevata esplosività proprio a causa dell’interazione tra magma e acqua a bassissima profondità 
Venendo nei particolari, quando il magma viene a contatto con un corpo di acqua poco profondo, l’acqua viene riscaldata improvvisamente e vaporizza, apportando quindi un quantitativo molto significativo di gas in aggiunta a quelli vulcanici. Se il contatto avviene a una certa profondità la pressione della colonna d’acqua limita e non poco la velocità di risalita dei gas: ad esempio la superficie dei cuscini di basalto delle colate laviche messe in posto a grande profondità negli oceani si presenta butterata; i cosiddetti varioli sono semplicemente le impronte delle bolle di gas che non sono riusciti a risalire la colonna d'acqua a causa della pressione. A bassa profondità invece la ridotta pressione idrostatica consente ai gas e all'acqua che vi si è mescolata di essere proiettati in alto dalla pressione proveniente dal basso 
E proprio questa improvvisa emissione di vapore d’acqua ha anche stimolato la formazione del numero straordinario di fulmini.

Da ultimo qui sotto due immagini che non hanno bisogno di commento:
  • 117 terremoti con M 7 o più dal 1 gennaio 1990 (quasi 4 all'anno..) tra Nuova Guinea e Nuova Zelanda
  • i vulcani conosciuti nell'area (in rosso quelli attivi nell'Olocene) 

Choi et al 2003 Simulation of the trans-oceanic tsunami propagation due to the 1883 Krakatau volcanic eruption Natural Hazards and Earth System Sciences (2003) 3: 321–332




domenica 14 novembre 2021

Di come con un servizio di sorveglianza del territorio con i satelliti InSAR sarebbe stato possibile individuare alcune frane prima del loro procedere


Il 29 maggio 2018 si è verificato un collasso di frana a Gallivaggio, in provincia di Sondrio, lungo la statale dello Spluga. Dal 2011 quel versante era monitorato da terra per il rischio del distacco di una massa importante della rupe che incombeva sul sottostante Santuario. Il Centro di monitoraggio geologico di Arpa Lombardia aveva già segnalato dei movimenti anomali fra dicembre 2017 e febbraio 2018. Il 24 maggio 2018 il sistema di rilevamento ha individuato un aumento della velocità dei movimenti della massa rocciosa, con il superamento al mattino della soglia di moderata criticità e poi, nel pomeriggio, il superamento della soglia successiva di elevata criticità.
 Da allora in poi il monitoraggio si è fatto sempore più attento fino a quando il 28 maggio, il report del Centro ha evidenziato il progredire dell'accelerazione e il manifestarsi di una situazione di estrema pericolosità che si è esplicizzata il giorno dopo con il crollo della parte incriminata. Grazie allo stato di allerta non si è fatto male nessuno. In questo caso si trattava di una frana nota, posta al di sopra di un bene storico come il Santuario della Madonna di Gallivaggio e di una strada importante, per cui appunto da tempo era stato implementato un sistema di monitoraggio. Ma le aree dove si può scatenare una frana in Italia (e non solo) sono tantissime ed è impossibile monitorare da terra tutto il territorio. Vediamo come sia realmente possibile con una indagine speditiva sorvegliare con i satelliti rada un territorio molto vasto e prevedere l’innesco di una frana. I casi che presento sono “a posteriori”, cioè se ci fosse stato tale sistema, sarebbe stato facile capire che stava per avvenire una frana. Sarà importante implementare questi sistemi per avere sempre in mano la situazione reale e capire dove e quando sia opportuno prendere una serie di provvedimenti di Protezione Civile a salvaguardia di cose e persone. 

Ralph Peck e Karl Terzaghi nel 1956
 The Terzaghi & Peck Libraries NGI, Oslo
PREVEDERE UNA FRANA? Quando ci si accorge che sta per scatenarsi una frana in genere è ormai troppo tardi: il danno è fatto e va bene se ci sono soltanto danni alle cose oltreché alle persone. Ma nel 1950 il grande Terzaghi, uno di quelli che hanno fatto la storia della geologia applicata ai suoi albori, osservò argutamente che le frane possono verificarsi in quasi tutti i modi immaginabili, lentamente e all'improvviso, con o senza alcuna apparente provocazione. Ma se una frana arriva all’improvviso, sarebbe più esatto affermare che nessuno abbia potuto notare i fenomeni che hanno preceduto il suo innesco.
La domanda è se dal 1950 sia cambiato qualcosa che consenta di accorgersi di quei movimenti impercettibili alla base dello scatenarsi di una frana citati da Terzaghi. Chiaramente si, a patto che ci sia un sistema di monitoraggio adeguato, come abbiamo visto per Gallivaggio; purtroppo questi sistemi in genere vengono allestiti dopo che il danno è avvenuto. Il problema è che non si può mettere sensori a tappeti sul territorio, per i costi e per la quantità di risorse umane che occorrerebbero per la loro manutenzione. Allora come si può fare?
Distinguiamo innanzitutto fra vari tipi di frana, usando ovviamente la classicissima classificazione di Cruden e Varnes (altri giganti della materia) e vediamo come sia possibile in mancanza di un sistema di monitoraggio sul posto capire come “prevedere” (termine piuttosto impegnativo) l’innesco di una frana quando questa abbia – almeno all’inizio – una cinematica lenta.

LA SOLUZIONE: IL RADAR SATELLITARE. Il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze è fra i centri più importanti al mondo che lavorano su questo argomento, anche perché è stato uno dei primi ad occuparsene (non a caso nel 2023 il prossimo World Landslide Forum si terrà proprio a Firenze). La tecnica si basa sullo studio delle serie temporali dei PS, sigla che abbrevia la denominazione di persistent scatterers (riflettori persistenti). Si tratta di punti o superfici più estese che riflettono sempre allo stesso modo il segnale emesso dal satellite. Le elaborazioni forniscono ad ogni passaggio del satellite la distanza del PS da esso e viene costruito un grafico nel quale si evidenzia la storia dello spostamento del punto rispetto al satellite. InSAR (abbreviazione di INterferometric Synthetic-Aperture Radar) dovrebbe essere anche un vanto nazionale visto che le prime tecniche di sfruttamento dei dati e le aziende che hanno iniziato a produrre questi dati sono italiane. 
I satelliti InSAR si muovono in orbita polare e passano sopra un territorio sia in orbita ascendente (quando si dirigono verso il Polo Nord) che in orbita discendente, quando si dirigono verso il Polo Sud. Siccome le ottiche dei satelliti guardano verso destra un movimento gravitativo viene segnalato dal diverso comportamento dei PS nelle due orbite: ad esempio se il versante guarda a est i PS si allontaneranno dal satellite in orbita ascendente e si avvicineranno al satellite in orbita discendente. Invece se entrambe le orbite registreranno un allontanamento dei PS questo evidenzierà una subsidenza.

I GROUND MOTION SERVICES. Ormai di satelliti o di costellazioni satellitari equipaggiati con radar InSAR ce ne sono diversi e fra tutti sono largamente usate le immagini della costellazione Sentinel-1 dell’ESA, attiva dal 2014, che hanno una serie di vantaggi: innanzitutto la frequenza del passaggio (in Europa uno ogni 6 giorni), e poi un buon compromesso fra precisione, densità della misura e area coperta da una singola immagine. Inoltre aggiungiamo che le immagini Sentinel-1 sono gratuite e di facile ottenimento (ma ovviamente non è immediato il loro utilizzo, che per ottenere le serie temporali dei PS necessita di lunghe e costose elaborazioni!). Il risultato di questo complesso di operazioni è un "ground motion service", in sigla GMS, cioè un servizio in cui un territorio viene costantemente sorvegliato aggiornando dopo ogni passaggio del satellite le serie temporali dei Persistent Scatterers. Di fatto Sentinel è nato proprio in prospettiva di attivare dei ground motion service tante di vasti territori
Con i dati di Sentinel-1 già diverse regioni italiane hanno attivato dei Ground Motion Services e quindi coprono il proprio territorio con regolarità: la Toscana, grazie proprio alla sensibilità della Regione e ai geologi dell’Università di Firenze, è stata nel 2016 la prima regione al mondo a mettere in opera un GMS (ne ho parlato qui); successivamente sono stati attivati servizi analoghi in Valle d’Aosta, Veneto e Friuli. Alcune nazioni come la Germania e la Norvegia hanno un servizio del genere, altre si stanno organizzando, come si sta organizzando l’Europa nel suo complesso. L’Italia, pur con il fantastico precedente del Piano Straordinario di Telerilevamento con i dati di tutto il territorio nazionale tra 1991 e 2011 che è stato una prima mondiale) e dove sono stati approntati i primi GMS regionali al mondo, è purtroppo invece un po' in ritardo come nazione. Questi servizi sono utili ma per esempio quello europeo fornirà gli aggiornamenti ogni 6 mesi con tutti i dati del semestre precedente: servirà per vedere cosa è successo in passato quindi, ma non lo possiamo considerare utile per vedere ad ogni passaggio del satellite cosa succede. Quindi i GMS regionali avranno ancora la loro utilità e chiunque dovrà veder ele cose in tempo reale non potrà accontentarsi di quei dati.

L'obbiettivo per chi si occupa di frane quindi è ottenere un controllo del territorio attraverso lo studio delle immagini dei satelliti InSAR per  allestire un sistema di monitoraggio a terra prima di un evento o addirittura ad intervenire per eliminare le condizioni che possono portare a scatenarlo.
Vediamo quindi tre casi studiati dal Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze in cui un monitoraggio satellitare preventivo in tempo reale sul tipo di quello della Regione Toscana avrebbe consentito di capire l’innescarsi di un movimento franoso prima che avvenisse davvero studiando i dati satellitari delle immagini precedenti l’evento (il cosiddetto back-monitoring), grazie ai quali è stato possibile riconoscere i segnali, impercettibili all’occhio umano, in base ai quali un monitoraggio in tempo reale avrebbe letteralmente previsto l’evento.

Le serie temporali dei Persistent Scatterers a Ponzano evidenziano già oltre 10 anni prima
i primi sintomi dell'innesco del fenomeno (Solari et al, 2018)


LA FRANA DI PONZANO. Il 12 Febbraio 2017 a Ponzano (località del comune di Civitella del Tronto in provincia di Teramo) l’effetto combinato di piogge molto intense, dello scioglimento di una coltre nevosa di circa un metro e di un incremento molto sensibile della temperatura ha innescato una frana che ha danneggiato 25 case e costretto all’evacuazione un centinaio di persone. Per studiare cosa fosse successo prima dell’innesco del movimento sono state utilizzate le immagini di Sentinel-1 dall’inizio del servizio (2014), insieme a quelle del canadese RADARSAT-2, che lavora con le stesse lunghezze d’onda di Sentinel-1 (banda C, lunghezza d'onda 5,6 cm) tra 2003 e 2009. Le serie temporali dei persistent scatterers hanno dimostrato che la frana si stava già muovendo lentamente già a partire dal 2004 (Solari et al, 2018). Nella figura qui sopra si vedono le serie temporali degli ascendenti in blu (in avvicinamento) e dei discendenti in rosso (in allontanamento). Si capisce anche che il versante guarda verso ovest, altrimenti i comportamenti sarebbero stati opposti: allontanamento in ascendente e avvicinamento in discendente.

Da Intrieri et al (2018) a sinistra: l'area di futuro distacco della frana presenta già dei movimenti a Maoxian
a destra: le serie temporali evidenziano un aumento della deformazione subito prima dell'evento

LA FRANA DI MAOXIAN. Un caso ben più nefasto per le sue conseguenze, è la frana di Maoxian, avvenuta in Cina sui monti che sovrastano il Sichiuan: il 24 giugno 2017 il villaggio di Xinmo è stato sepolto dalla frana e purtroppo si sono registrate decine di vittime. Anche qui le immagini radar di Sentinel-1 sono state elaborate per capire se e cosa cosa fosse successo nei mesi precedenti (Intrieri et al 2018). Vediamo nella figura qui sopra nella parte sinistra l'immagine del versante, diretto a SE. I persistent scatterers sono quelli dell'orbita discendente e quindi quelli che si muovono si allontanano; vediamo che si annidano nella parte più alta del versante. A destra le serie temporali di alcuni di essi, dove si vede non solo che i movimenti iniziano ben prima dell’evento, ma anche la loro vistosa accelerazione nelle due settimane precedenti allo scatenarsi del fenomeno, che quindi avrebbe potuto essere ampiamente predetto con una sorveglianza satellitare in tempo reale.

da Carlà et al (2018) Una miniera di rame a cielo aperto in cui si è verificato un importante cedimento
su un lato, al di sopra dell'area coltivata. I PS rossi  evidenziano l'area che è stata interessata dal crollo

UNA MINIERA A CIELO APERTO. Un terzo caso è un miniera a cielo aperto. In queste coltivazioni le frane sono all’ordine del giorno: particolarmente studiato è l’evento della miniera di Bingham Canyon nello Utah del 2013 (Moore et al 2017), predetta dai monitoraggi a terra già 2 mesi prima (il buon Dave Petley ha ben coperto l’evento nel suo Landslide Blog). Anche quando l’evento non registra vittime (questo succede in genere se e solo se viene predetto), una frana in una miniera a cielo aperto provoca interruzioni anche molto lunghe dell’attività, con evidenti danni economici. Per questo oggi tutte le principali attività di questo tipo sono attentamente monitorate sia con strumentazione a terra sia con i radar satellitari. Nel novembre 2016, si è verificato un catastrofico cedimento del pendio in una miniera di rame a cielo aperto, di cui per questioni di riservatezza non vengono indicati nome e ubicazione (Carlà et al, 2018). La miniera era – direi ovviamente – dotata di un sistema di monitoraggio del versante, ma sfortunatamente la frana è avvenuta senza evidenti segnali di allarme perché è partita da un settore di versante naturale soprastante la miniera, al di fuori del campo visivo del sistema. Oltre alla sospensione delle attività estrattive,  la mancata previsione è alla base della morte di 16 minatori. L'instabilità potrebbe essere associata a un semplice meccanismo di traslazione, e il suo innesco è stato attribuito ad un periodo di piogge maggiore del normale.
Sono quindi state aquisite le immagini InSAR in orbita ascendente degli ultimi 10 mesi più quella immediatamente successiva. Le serie temporali dei persistent scatterers evidenziano nell’area che sarà interessata successivamente dal crollo una notevole deformazione che quindi lo anticipa. Non solo, ma i dati hanno descritto persino il perimetro entro il quale si è innescato il fenomeno, perché i bersagli radar che circondavano l’area in deformazione erano in gran parte stabili (Carlà et al 2018).

Questi esempi dimostrano che è possibile in diversi casi individuare i fenomeni precursori di frana in un’area coperta da un servizio di monitoraggio dei dati satellitati InSAR. Si tratta proprio di quei movimenti citati da Terzaghi, spesso invisibili persino all’occhio di un esperto, ma che sarebbero stati rilevati da un sistema di monitoraggio a terra o, in mancanza di questo – e cioè in quasi tutti i casi – dai dati satellitari se fosse stato utilizzato un ground motion service sul tipo di quello della Regione Toscana.


BIBLIOGRAFIA

Carlà et al 2018. Integration of ground-based radar and satellite InSAR data for the analysis of an unexpected slope failure in an open-pit mine. Engineering Geology 235 (2018) 39–52

Cruden e Varnes 1996. Landslide types and processes. In: Turner AK, Schuster RL (eds) Landslides investigation and mitigation, Special Report 247. Transportation Research Board, National Research Council, Washington, DC, pp 36–75

Intrieri et al 2018. The Maoxian landslide as seen from space: detecting precursors of failure with Sentinel-1 data. Landslides 15:123–133

Moore et al 2017. Dynamics of the Bingham Canyon rock avalanches (Utah, USA)resolved from topographic, seismic, and infrasound data. J. Geophys. Res. EarthSurf., 122, 615–640

Solari et al 2018. Satellite radar data for back-analyzing a landslide event: the Ponzano (Central Italy) case study. Landslides 15:773–782