Rilasciato il primo prodotto (provvisorio) dell'European Ground Motion Service con i dati dei satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA di quasi tutta Europa

Oggi è stato rilasciata agli utenti una prima versione non definitiva del primo dei tre prodotti dell'European Ground Motion Service (EGMS), ottenuto con le elaborazioni delle immagini inviate a terra dai satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA, quello che evidenzia la componente orizzontale. L'intero portafoglio di prodotti dovrebbe diventare disponibile a fine giugno 2022. Una conquista importante per i geologi e per tutti coloro che si occupano delle caratteristiche e delle dinamiche del territorio. 

Un satellite InSAR

BREVE STORIA DELLA TECNICA InSAR. L’uso dei satelliti InSAR è iniziato da circa 30 anni e la sua utilità è ben nota: il sistema fu presentato nel 1989 (Gabriel et al, 1989), mentre la prima immagine InSAR di un terremoto è stata la misura dello spostamento associato al terremoto di Landers, California (USA) nel 1992 tramite la produzione di un interferogramma ottenuto sfruttando due immagini dell’appena lanciato ERS-1 (European Remote Sensing satellite), il primo satellite per lo studio della Terra equipaggiato con un sensore SAR (Massonet et al, 1993). 

All’inizio gli studi venivano condotti esclusivamente con lo studio degli interferogrammi, mappe in cui si evidenzia la differenza della distanza dal satellite dei pixel in cui è suddivisa l’area in due immagini, possibilmente consecutive (Canuti et al, 2004). Oggi fare gli interferogrammi non è difficile (ci sono riuscito anche io…!). Poi sono arrivati i Persistent Scatterers (Ferretti et al, 2003), punti che in una serie di immagini radar che coprono la stessa area danno sempre la stessa risposta e di cui si misura in tutte le immagini la distanza dal satellite, ottenendo la storia deformativa del punto. La tecnica dei Persistent Scatterers (PS) è interessante perché i bersagli “naturali” sono edifici, piazzali, speroni rocciosi etc etc, insomma per una analisi speditiva di area vasta ce ne sono tantissimi (quasi un milione per orbita nella sola Toscana). I centri abitati possono essere coperti in maniera ottimale, mentre al contrario aree boscate e campi coltivati offrono poche possibilità. Al primo algoritmo di Ferretti et al (2001) ne sono seguiti diversi altri, di cui alcuni, come il primo, di produzione italiana (SBAS, SPINUA). Nel quadro del programma Copernicus la sorveglianza Radar del territorio è stata presa talmente sul serio che il primo Sentinel (Sentinel-1) è proprio un satellite InSAR, nato proprio in prospettiva di attivare dei ground motion service di vasti territori

InSAR viene usato per la sorveglianza di subsidenza, frane a cinematica lenta, vulcani e singoli edifici e sta trasformandone la comprensione di faglie, vulcani e stabilità del suolo, e cerca di ritagliarsi un ruolo sempre più importante nella gestione dei pericoli naturali. Recentemente con i dati del PST siamo stati i primi ad esaminare con i dati InSAR i movimenti tettonici di un’area grande come l’Italia (Farolfi Piombino e Catani, 2019, ne ho parlato qui) 

L'area coperta dl servizio (manca ancora qualcosa)

GROUND MOTION SERVICES: L’EVOLUZIONE “NATURALE” DELLA TECNICA INSAR. In genere quando succede qualcosa (per esempio una frana), le immagini InSAR pregresse vengono prese ed analizzate nell’area in oggetto per capire come si è svolto il fenomeno. Spesso a questo modo si riesce a cogliere i segnali precursori della frana in studio (ne ho parlato qui). L’Italia, che con il piano straordinario di telerilevamento offre i dati di tutta Italia fra il 1991 e il 2011 insieme a lavori pionieristici di alcune regioni (Piemonte e Campania), è sempre stata capofila della ricerca e delle applicazioni con InSAR, fino ad ospitare il primo Ground Motion Service (GMS), quello della Regione Toscana, attivo dal 2016 (ne avevo parlato qui). L’idea è molto semplice: anziché il procedimento classico di prendere le immagini “dopo il fatto” e vedere i problemi a posteriori, si monitora di continuo un’area cercando di vederne cosa succede e sperando quindi di intercettare quei segnali che possono segnalare l’inizio di un fenomeno franoso prima che avvenga o monitorare altre caratteristiche (ad esempio le aree in subsidenza). Le immagini coprono un’area vasta e i dati vengono aggiornati di continuo dopo ogni passaggio del satellite.

EGMS: IL GROUND MOTION SERVICE EUROPEO. Già promesso tempo fa, oggi finalmente il Ground Motion Service Europeo è realtà, nel quadro del Copernicus Land Monitoring Service. Il servizio si propone di fornire informazioni coerenti e affidabili su movimenti naturali e antropogenici del suolo negli Stati partecipanti a Copernicus, oltre i confini nazionali e con una precisione millimetrica e offre un'opportunità senza precedenti per studiare tutto quello che si può studiare con InSAR. l'area coperta dal servizio si vede nella carta qui a fianco. È appunto un rilascio non definitivo a cui mancano parti di Finlandia e Italia e che riguarda solo la componente verticale.

Nonostante la incompletezza, possiamo già da subito evidenziare alcune cose osservabili “a prima vista” su EMSG, che si trova a questo link. 

Ecco il sollevamento in corso della penisola scandinava che persiste da quando si è sciolta la calotta polare che la ricopriva fino a meno di 12.000 anni fa

Venendo a casa nostra, qui sopra si evidenziano la subsidenza dovuta alla estrazione di acqua lungo la via Emilia e la subsidenza nel delta padano e le buone notizie invece dalla laguna veneta: come avevo sottolineato qui, Venezia e la sua laguna non sono in subsidenza naturale ma il fenomeno nel XX secolo è stato dovuto alle pesanti estrazioni di acqua dalle falde acquifere. Quindi adesso, cessati i prelievi, la città ha smesso di abbassarsi.

Sotto vediamo la Sicilia con l’Etna che si sta ancora gonfiando e Napoli, con il sollevamento bradisismico dei Campi Flegrei e l’abbassamento della vetta del Vesuvio che non erutta più da quasi 80 anni

Speriamo che come promesso il WEBGIS sia completato prima possibile (dovrebbe succedere entro un mese). Inoltre non ho capito ogni quanto verrà eseguito l'aggiornamento con i nuovi dati. Doveva essere ogni 6 mesi se non ricordo male

BIBLIOGRAFIA

Canuti et al 2004 Landslide activity as a geoindicator in Italy: significance and new perspectives from remote sensing Environmental Geology 45, 907–919

Farolfi,  Piombino e 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

Ferretti et al (2001) Permanent Scatterers in SAR Interferometry. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 39, 8–20

Gabriel et al 1989 Mapping small elevation changes over large areas: Differential radar interferometry joournal of geophysical research Solid Earth Volume 94-B7, 9183-9191


Massonnet et al 1993 the displacement fiels of the Landers earthquake mapped by radar interferometry Nature 364, 138-139