Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Temi Trasversali Coordinati

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1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Temi Trasversali Coordinati Raccolta dei programmi (TTC n. 1-6, 9) e degli studi di fattibilità (TTC rimanenti) 10 dicembre 2004

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3 TTC1 Monitoraggio sismico del territorio nazionale Responsabile: M. Cattaneo 1

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5 1. Premessa Il monitoraggio sismico del territorio nazionale è affidato attualmente ad un sistema assai complesso, che se da un lato presenta vantaggi di ridondanza e sicurezza, dall altro è e diventerà sempre più difficile da gestire e mantenere. Al momento infatti coesistono reti tradizionali a trasmissione analogica (via cavo o via radio), reti a trasmissione digitale continua (cavo, radio o satellitare) e reti a trasmissione digitale a richiesta. Come sensori, si va da sensori monocomponente corto periodo, a sensori a banda allargata, a broad-band o very-broad-band. I segnali vengono centralizzati nelle sale di monitoraggio di Roma, Napoli, Catania e Milano, con interscambio di informazioni solo parzialmente in tempo reale. L obiettivo finale dovrebbe essere una rete sismica integrata completamente digitale, ad alta dinamica, per buona parte almeno 3 componenti, con sistemi di trasmissione sicuri ed affidabili. Una rete di questo tipo presenta il duplice vantaggio di garantire un monitoraggio più efficiente a fini di Protezione Civile, e di fornire dati di qualità per la ricerca sismologica. E noto infatti che registrazioni ad alta dinamica e banda larga consentono di espandere il campo di studi su terremoti e fenomeni vulcanici, potendo analizzare in modo più completo sia i meccanismi di generazione che di propagazione delle onde sismiche. La disponibilità di sistemi di trasmissione sicuri ed efficienti consente infine di effettuare questi studi anche in tempo reale o quasi reale, rappresentando quindi la base per la costruzione di scenari sempre più tempestivi, realistici ed affidabili. 2. Situazione attuale e sviluppi già programmati 2.1 Sezione CNT Il CNT gestisce la Rete Sismica Nazionale Centralizzata e la relativa Sala Sismica. La rete attualmente è costituita da un nucleo storico a trasmissione analogica, e una nuova parte digitale in fase di continuo sviluppo. Infatti il CNT sta procedendo a un rinnovamento della rete, basato su sensori a banda allargata o broad-band, da acquisitori digitali a alta dinamica e da vettori di trasmissione dati digitale (su cavo o via satellite). Situazione attuale della Rete Sismica Nazionale - rete analogica - circa 90 siti ancora funzionanti su CDA - rete Belice su ponte analogico - acquisizione a Gibilmanna - trasmissione via Internet a Roma (earthworm) - rete satellitare 26 stazioni installate (3 installate e gestite da Catania) 10 stazioni in preparazione scambio dati in tempo reale con ETH (6 stazioni BB sulle Alpi) hub centrale a Roma (acquisizione di tutti i canali non vulcanici ) hub secondario a Grottaminarda (tutti i canali meno Sicilia Orientale) - rete a trasmissione digitale terrestre 38 stazioni installate su linee CDN 15 stazioni installate su linee RUPA - rete a trasmissione digitale radio 13 stazioni installate a Stromboli (gestione della sezione di Napoli) - rete MedNet 3

6 13 stazioni in Italia o aree limitrofe, centralizzate o in via di centralizzazione in tempo reale - collegamento dati off-line le reti dell Italia Nord-Occidentale (Università di Genova) e Nord- Orientale (INOGS di Trieste) inviano pickings automatici tramite . Questi pickings contribuiscono alla localizzazione automatica degli eventi Situazione attuale della Rete Mobile - sistema di 10 stazioni Lennartz 5800 centralizzate via radio sul mezzo mobile di acquisizione e elaborazione - parco strumentale di circa 60 acquisitori digitali autonomi (Reftek 130, Reftek 72A, Lennartz 5800+D.U.) con sensori Lennartz 1s e 5s, Guralp CMG40, Nanometrics Trillium e accelerometri Kinemetrics Episensor Situazione attuale dei sistemi di acquisizione - sistema ridondato (3 digitalizzatori + 3 calcolatori) di acquisizione per la rete analogica (più parte della rete digitale) - nuovo sistema di acquisizione in cui confluiscono sia i dati della rete analogica che delle varie reti digitali; picking automatico, calcolo automatico della magnitudo in tempo reale, recupero automatico dati da stazioni dial-up MedNet; in fase di consolidazione e potenziamento 2.2 Sezione di Catania La sezione di Catania gestisce la Rete Sismica Unificata della Sicilia Orientale, al momento costituita da 65 stazioni, suddivise in 4 sottoreti: Iblei, Etna, area Calabro- Peloritana e Isole Eolie. La strumentazione è essenzialmente di tipo analogico, anche se dal 2002 è iniziato un processo di rinnovamento strumentale, che ha portato nel all installazione di 12 stazioni digitali 3 componenti sull Etna, di cui 9 equipaggiate con sensori a larga-banda (40s). In collaborazione con il CNT, la sezione di Catania ha inoltre installato 3 stazioni satellitari del progetto Cesis in area Peloritana ed Iblea. Altre 7 stazioni del progetto Cesis, e 9 già acquistate dalla sezione sono previste in installazione nei prossimi mesi. Situazione attuale della rete sismica permanente - rete analogica - circa 45 siti ancora funzionanti in trasmissione radio su ponti analogici - centro di acquisizione principale presso la Sala Operativa di Catania - centro di acquisizione Osservatorio di Lipari - segnali delle Eolie e dell area Calabro-Peloritana - 6 ponti radio + linea GARR per il trasferimento dei segnali dall Osservatorio di Lipari (earthworm) - vecchia rete digitale in trasmissione radio (Iblei) - 8 stazioni installate - 2 ponti radio - nuova rete digitale mista terrestre-satellitare - 15 stazioni installate (3 del progetto Cesis) - Hub a Catania (stazioni Etna + Sicilia Orientale) - 16 stazioni in previsione di installazione entro il primo semestre 2005 (7 del progetto Cesis) (programma di attività?) - analisi on-line e collegamento dati off-line 4

7 - elaborazioni on-line presso la Sala Operativa di Catania (localizzazioni automatiche, analisi automatiche sui segnali a larga-banda - spettrogrammi e polarizzazione) - invio localizzazione automatica e dei relativi pickings tramite al CNT. - trasmissione di alcuni segnali analogici via Internet a Roma (earthworm) - scambio dati stazioni digitali in tempo reale (satellitare) con CNT (3 stazioni) Situazione attuale della Rete Mobile - 4 stazioni digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali, dotate di trasmissione SpreadSpectrum - 4 stazioni stand-alone digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali - 1 stazione digitale Lennartz MarsLite - 4 stazioni Lennartz PCM sensori a larga-banda e 5 accelerometri - Furgone mobile con sistema di alimentazione autonomo a pannelli solari e gruppo elettrogeno Situazione attuale sistemi di acquisizione - sistema ridondato di acquisizione per la rete analogica a Catania e all Osservatorio di Lipari - nuovo sistema di acquisizione della nuova rete digitale (terrestre-satellitare) in fase di consolidamento e potenziamento 2.3 Sezione di Napoli La sezione di Napoli si occupa prevalentemente dello sviluppo e gestione della rete sismica centralizzata per il monitoraggio dei vulcani attivi della Campania, a cui, a partire dal gennaio 2003, si è unita la rete a larga banda per il monitoraggio dello Stromboli. La rete campana è costituita da 31 stazioni, di cui 28 analogiche corto periodo e 3 digitali a larga banda: 12 stazioni sul Vesuvio, 12 ai Campi Flegrei Ischia, 7 su scala regionale. A Stromboli sono installate 13 stazioni larga banda, centralizzate via GARR sia a Napoli che a Catania. I segnali di alcune stazioni vengono inviati a Roma, utilizzando il protocollo Earthworm. La sezione gestisce inoltre 5 stazioni dilatometriche in pozzo; altre due stazioni dilatometiche, e 6 broad-band da pozzo, sono previste in installazione per l anno prossimo. Trasmissione dati: trasmissione via radio analogica diretta con centralizzazione e digitalizzazione al centro di acquisizione a Posillipo. Trasmissione attraverso linea dedicata digitale alla sede di Via Diocleziano. Ponti radio a Nola (per rete Vesuvio) ed al Matese (per rete Ischia). Trasmissione via linee analogiche di 5 stazioni. Analisi in tempo reale: picking e localizzazione automatiche mediante Earthworm. Analisi in tempo reale delle forme d onda di Stromboli (detezione, localizzazione, analisi tremore, polarizzazione e inversione funzione sorgente). Database e web: database completo con dati stazioni ed eventi per rete permanente. Pubblicazione on-line del catalogo sismico del Vesuvio. Pubblicazione in tempo reale di forme d onda di 6 stazioni rete permanente e 6 rete Stromboli. Pubblicazione in tempo reale di risultati delle analisi automatiche dei dati di Stromboli (sistema EOLO). La Rete Sismica Mobile dell Osservatorio Vesuviano -INGV afferisce alla UF Sismologia. Essa attualmente è composta dalla seguente strumentazione: N 15 stazioni sismiche Lennartz Marslite; 5

8 N 16 sismometri a corto periodo Lennartz LE3Dlite; 2.4 Sezione di Milano La sezione di Milano partecipa al monitoraggio sismico del territorio nazionale attraverso l U.F. 4 Monitoraggio Sismologico. In particolare la sezione ha ereditato il parco strumentale dell Istituto per la Ricerca sul Rischio Sismico del CNR, costituito da 20 stazioni Mars88/FD, adatte per esperimenti di sismica attiva ma poco adatti per monitoraggio continuo. La sezione ha quindi provveduto all aggiornamento di tale strumentazione, e all acquisto di altri acquisitori e sensori (8 acquisitori Reftek 130, sensori Trillium o Lennartz 5s); la sezione dispone quindi oggi di un parco strumentale (acquisitori e sensori) adeguato all esecuzione di esperimenti mirati di monitoraggio. In particolare, l omogeneità della strumentazione con quella in dotazione al CNT (parco strumentale ex-ssn e strumentazione di pronto intervento) ha consentito in passato, e consentirà ancora più in futuro, una forte integrazione dell attività della sezione con le attività sviluppate su scala nazionale. La sezione sta inoltre collaborando con il CNT nella ricerca e preparazione di siti per la rete sismica nazionale. 2.5 Sezione Roma1 La sezione di Roma1 ha sviluppato e sviluppa attività di monitoraggio sismico soprattutto a seguito di progetti nazionali o internazionali (GNDT Cocco, CAT/SCAN), o su temi locali (analisi di effetti di sito, analisi di pattern di sismicità particolari, cfr. Guidonia). Sono inoltre attive alcune convenzioni con riflessi, attuali o auspicabili nel futuro, sul monitoraggio nazionale (Regione Toscana, Regione Marche, Agip,...). 3. Sviluppi già previsti per il monitoraggio sismico Tenuto conto delle recenti esperienze condotte sia dal CNT sia dalla Sezione di Catania in seno al processo di rinnovamento tecnologico delle reti avviato nel 2002 e a seguito delle varie prove effettuate e discussioni avutesi, alcune delle scelte tecniche già adottate vengono proposte alle altre sezioni come possibile riferimento: - si procede nell integrazione della geometria di rete, con copertura relativamente omogenea del territorio nazionale e raffittimento in aree di particolare interesse - si procede alla realizzazione delle nuove infrastrutture per le stazioni remote, conformandole ai più elevati standard qualitativi raggiunti a livello internazionale per la realizzazione di reti sismiche locali, in modo da ottenere la più elevata standardizzazione possibile a livello nazionale. La loro realizzazione dovrà consentire l ottimale condizionamento sia della sensoristica sia della parte elettronica. Pertanto i nuovi impianti di alimentazione dovranno essere realizzati e dimensionati in modo tale sia da consentire la maggiore continuità di funzionamento possibile anche in caso di avverse condizioni meterologiche, nonché di alloggiare, se necessario, altre tipologie strumentali (es. stazioni GPS). - una parte consistente della centralizzazione avviene per trasmissione satellitare; la tecnologia adottata è Nanometrics, ed il canale satellitare è Intelsat - il sensore di riferimento della nuova rete digitale è il Nanometrics Trillium 40s (broadband da campagna). I sensori Lennartz 5 e 20s rimangono comunque validi, in particolare per installazioni in cui la logistica del sito rende l utilizzo del Trillium critico. 6

9 - la realizzazione dei sistemi di teletrasmissione in alcuni casi dovrà prevedere la possibilità di trasmettere i dati secondo diverse modalità, potendo utilizzare vettori trasmissivi radio e/o telefonico dedicato di tipo numerico oltre a quello di tipo satellitare. Ciò al fine di rendere maggiormente sicuri alcuni siti particolarmente sensibili che fungono da nodi di raccolta di più stazioni remote. Questo è ad esempio il caso della nuova rete digitale dell Etna (12 stazioni) laddove si è preferito adottare un sistema di teletrasmissione misto terrestre+satellitare, con soli 4 nodi di rilancio dei segnali via satellite. Quanto realizzato costituisce garanzia di una maggiore affidabilità di funzionamento del sistema di monitoraggio sia nel caso di avverse condizione meteo sia nel caso di gravi crisi sismiche ed eruttive. - per il monitoraggio nazionale in tempo reale si adottano sistemi a trasmissione continua del canale velocimetrico, mentre eventuali canali accelerometrici vengono gestiti on demand - per la trasmissione terrestre, in luogo della tecnologia CDN finora utilizzata, si adottano collegamenti IP; la soluzione tecnica al momento preferita è la Rete Unificata per la Pubblica Amministrazione (RUPA), gestita da PathNet; non si esclude l utilizzo di trasmissioni radio (spread spectrum o radio-modem) per risolvere installazioni troppo critiche del collegamento di rete - la rete analogica rimane in funzione fino ad una verifica di funzionamento delle nuove reti digitali sufficientemente estesa nel tempo; non si esclude comunque di mantenere un sotto-insieme dell attuale rete analogica come sistema di back-up - la strumentazione ex-ssn viene gestita in stretta collaborazione con le realtà locali già coinvolte nel progetto (regioni Umbria, Marche e Abruzzo, Università di Genova), ma con un indirizzo più volto ad esperimenti scientifici mirati. La tecnologia di collegamento dovrebbe essere in maggiornaza attraverso modem GSM, in modo da garantire flessibilità di installazione - un impulso consistente allo sviluppo della Rete Sismica Nazionale è venuto dall avvio del progetto CESIS, che prevede l installazione di 60 stazioni sismiche broad-band e geodetiche permanenti in Italia Meridionale; ove possibile, i criteri adottati per il progetto CESIS vengono estesi a tutta la Rete Nazionale, in particolare per quanto riguarda l utilizzo di canali accelerometrici on demand e la condivisione di siti e canali trasmissivi con stazioni GPS permanenti 4. Punti qualificanti per lo sviluppo delle attività del TTC1 - interconnessione tra monitoraggio nazionale e monitoraggio regionale: oltre al monitoraggio sismico, su scala nazionale o su aree di particolare interesse, sviluppato dall INGV, esistono altri sistemi di monitoraggio su scala regionale ( per esempio Italia Nord-Occidentale: Dipteris, Genova; Italia Nord-Orientale: INOGS, Trieste; Regione Marche; Regione Umbria; reti di monitoraggio di ENI in Emilia e Val d Agri e dell ENEL nelle aree geotermiche tosco-laziali). Inoltre, la disponibilità della strumentazione ex-ssn dedicata al monitoraggio sismico regionale, data recentemente in comodato al CNT, consente di dare nuovo sviluppo e coordinamento a tali attività. Progetti di integrazione tra rete sismica nazionale e reti regionali, riguardanti in particolare l Italia Nord-Occidentale, la Toscana Settentrionale, le regioni Marche, Umbria e Abruzzo sono oggetto di convenzioni o protocolli di intesa in essere o in via di approvazione. Si prevede un coordinamento tra tali attività nell ambito di un progetto unificato, che utilizzi le esperienze sviluppate in particolare dalla sezione di Milano in questo ambito. - relativamente al monitoraggio sismico in aree tettoniche e vulcaniche si ritiene che, pur mantenendo il monitoraggio delle aree vulcaniche una sua specificità (si veda TTC4 per dettagli), soprattutto legata alla necessità di impiegare in alcuni 7

10 casi sensoristica particolare e/o disporre di un maggiore densità di stazioni sul vulcano oggetto di studio (ovviamente ciò vale anche nel caso si voglia monitorare in maggior dettaglio una struttura sismogenetica), la maggior parte delle scelte tecniche possono essere condivise con quelle adottate per il monitoraggio nazionale. Pertanto si propone anche per il monitoraggio vulcanico, a meno di sistemi specifici (es. antenne sismiche, reti di sensori infrasonici, etc..), normalmente impiegati ad integrazione della rete permanente, una condivisione delle tecnologie sia per le stazioni remote sia per i sistemi trasmissivi, che abbracci anche i criteri di gestione e archiviazione dati. - necessità di sistemi ridondanti di trasmissione dati e di acquisizione: alcune nuove tecnologie trasmissive adottate (satellitare e RUPA) consentono di prevedere una trasmissione su più centri di acquisizione; già ora il sistema satellitare non vulcanico è ridondato (Roma + Grottaminarda o Catania + Roma), mentre per RUPA test di doppia acquisizione (Roma + Napoli) sono in corso e sono già previsti in altri casi. Questa ridondanza dovrà consentire da una parte la creazione di canali alternativi di trasmissione dati, e quindi la continuazione del servizio di monitoraggio anche in caso di mancanza del canale trasmissivo primario, dall altra la gestione di eventuali emergenze, dovute sia a guasti gravi che a eventi disastrosi, che potrebbero non permettere l operatività di una sala di monitoraggio: occorre prevedere in casi di questo tipo l intervento immediato di un altra sala, che assuma il controllo del monitoraggio - necessità di una maggiore integrazione tra le sale di monitoraggio, con una maggior condivisione dell informazione sia in tempo reale che differito; questo comporta la creazione di una rete di collegamento tra le sale sismiche efficiente, affidabile e possibilmente protetta. Tramite questo collegamento si prevede di trasferire le informazioni elaborate da una sala di monitoraggio alle altre sale in tempo reale, in modo da evitare ritardi nella condivisione delle informazioni - gestione concordata dei data-base: pur ritenendo prematura la creazione di un data-base unificato del monitoraggio sismico, si ritiene necessario giungere ad un livello tale di correlazione tra i differenti data-bases da consentire la creazione di un portale unico di accesso a tutti i dati disponibili - maggior collegamento con la ricerca sismologica: lo sviluppo del sistema di monitoraggio sismico sta portando all acquisizione di segnali qualitativamente e quantitativamente molto differenti da quanto accadeva fino a pochi anni fa; questo sviluppo ha avuto finora poco impatto sui filoni di ricerca sismologica dell Istituto. Si ritiene indispensabile un azione in questo senso, anche per consentire un feedback immediato da parte dei fruitori dei dati, che consenta uno sviluppo del sistema di monitoraggio coerente con le esigenze della ricerca. In particolare si propone di formalizzare gruppi di lavoro trasversali sul calcolo in tempo reale di parametri di sorgente - collegamento tra monitoraggio sismico e rete geodetica permanente: per il progetto CESIS questo collegamento è specificato nel progetto; si propone di estendere per quanto possibile la condivisione di siti e supporti trasmissivi. I vantaggi di questa scelta sono evidenti in termini di efficienza sia nell installazione che nella gestione: ovviamente non tutti i siti risulteranno idonei alla doppia installazione, ma si propone di sviluppare tecnologie che consentano di risolvere in altra forma anche alcune situazioni non idonee (usando per esempio un primo tratto di trasmissione radio per il canale geodetico e/o sismico, fino ad un punto comune di immissione dei segnali nel vettore trasmissivo) 5. Programma di attività per il 2005 e sviluppi per il Aggiornamento e integrazione reti sismiche 8

11 Nel 2005 si prevede di proseguire nel rinnovamento tecnologico della rete nazionale, sia con la conversione di stazioni già esistenti (in particolare da collegamenti CDA o CDN a collegamenti RUPA) sia con nuove installazioni (con collegamenti di tipo IP, sia RUPA che satellitari). In complesso, si prevede entro il 2005 di collegare circa 50 nuovi siti RUPA e circa 40 nuovi siti satellitari. Nel 2006 si dovrebbe giungere al completamento della conversione della rete analogica in trasmissione digitale. Una parte del rinnovamento della Rete Nazionale prevede installazione di sensori in pozzo. Queste installazioni da un lato consentono di ridurre fortemente il rumore di fondo, inevitabile in aree fortemente antropizzate, e quindi di rendere le stazioni molto più sensibili; inoltre rappresentano strumenti molto interessanti per studi di effetti di amplificazione locale. Infatti alcune di queste installazioni sono previste anche nell ambito di convenzioni mirate a studi di questo tipo. i. Area Sicilia Calabria Meridionale Isole Eolie Le sezioni CNT e Catania hanno predisposto un piano di intervento per l integrazione delle reti sismiche del settore; in particolare si prevede di installare strumentazione di proprietà sia del progetto CESIS che della sezione di Catania, utilizzando sia siti già esistenti delle reti RSNC, Poseidon e IIV, sia nuovi siti. In ogni caso le nuove installazioni adotteranno i nuovi standards costruttivi definiti. Alcune delle nuove installazioni saranno dedicate al monitoraggio vulcanico (e quindi nella sfera di competenza del TTC4), ma si prevede comunque una forte integrazione di tecnologie. Un totale di circa 20 stazioni installate nel 2005 utilizzeranno strumentazione Nanometrics, o con trasmissione diretta satellitare o con un primo tratto di trasmissione radio. Inoltre, 10 stazioni attualmente centralizzate a Roma attraverso ponti radio analogici militari e linee CDA saranno convertiti in trasmissione numerica, utilizzando una nuova tecnologia in fase di installazione da parte del Ministero della Difesa. Per 4-5 siti in Sicilia da installare nel 2005 si prevede di utilizzare un collegamento con Roma tramite rete RUPA. ii. iii. iv. Campania Nel 2005 si prevede il passaggio delle stazioni regionali (6) della rete OV agli standard della rete sismica nazionale. Si prevede inoltre un infittimento della rete vulcanica, con particolare riferimento all isola di Ischia (TTC4). Colli Albani Di concerto con il TTC4, si prevede di installare un cluster di stazioni a trasmissione mista satellitare-radio nella zona dei Colli Albani (4 stazioni installate entro il 2005) Reti regionali Nel 2005 si prevede di avviare l installazione di reti regionali in Umbria, Abruzzo e Toscana Settentrionale che utilizzano parte della strumentazione Mars-88 ex- SSN, per un totale di circa 20 siti. Altra parte della strumentazione sarà utilizzata per l integrazione delle reti già esistenti (e già coordinate con la rete nazionale) nelle Marche e in Garfagnana-Lunigiana. Saranno inoltre avviati esperimenti di monitoraggio più denso in aree di particolare interesse. Tutte queste attività utilizzeranno le esperienze sviluppate negli ultimi anni nell utilizzo di questo tipo di strumentazione dalla sezione di Milano. In particolare le sezioni di Milano e CNT cureranno l integrazione di tali reti con il monitoraggio nazionale (geometrie di rete, meccanismi di scambio dati). Per quanto riguarda l Italia Nord- Occidentale, una convenzione stipulata a fine 2004 tra INGV e Dipteris Università di Genova prevede l integrazione tra la Rete Sismica Nazionale e la Rete Dell Italia Nord-Occidentale, con condivisione di siti e meccanismi di 9

12 scambio dati in tempo reale. Nel corso del 2005 si prevede di aggiornare la strumentazione in siti, e di installare 7-8 nuovi siti nell area, con la collaborazione anche della sezione di Milano. - Sistemi di ridondanza di acquisizione e archiviazione Sia la trasmissione satellitare con sistema Libra che in generale le acquisizioni tramite collegamento IP su cavo consentono una ridondanza di acquisizione (più centri ricevono i segnali della stessa stazione). Al momento per i sistemi Libra si ha acquisizione di tutte le stazioni dell Italia continentale a Roma e a Grottaminarda, e delle stazioni di monitoraggio tettonico della Sicilia Orientale a Roma e Catania. Si propone di proseguire con questa strategia, potenziando adeguatamente gli hubs di acquisizione. Si ritiene necessario organizzare meccanismi di interscambio dati tra i centri di acquisizione efficienti e stabili, in sinergia con il TTC 9. I centri da collegare prioritariamente già nel 2005 sono: Roma, Catania, Napoli, Milano, Grottaminarda, Gibilmanna, Ancona, Genova, con cui sono già attivi o attivabili a breve meccanismi di scambio dati. Si valuterà inoltre la fattibilità di collegamento privilegiato con altre sedi potenziali fornitrici di dati (Udine, Perugia, Prato, Arezzo). - Collegamento sale sismiche i. Supporti trasmissivi A dettaglio di quanto detto precedentemente, occorre organizzare un collegamento diretto tra le sale di monitoraggio di Roma, Napoli e Catania. Si propone di sviluppare in sinergia con il TTC 9 un progetto di rete virtuale protetta o comunque di una forma di collegamento che permetta di condividere almeno parte delle risorse tra le varie sale sismiche in modo trasparente ed efficiente ii. Sistemi di interscambio informazioni Una volta stabiliti collegamenti sufficientemente protetti ed efficienti, si organizzeranno meccanismi di interscambio di informazioni elaborate (per esempio esportazione di SisMap da Roma a Catania e Napoli). Nel 2005 si propone inoltre di effettuare uno studio di fattibilità per un collegamento diretto voce-video tra le sale. iii. Integrazione dei sistemi di acquisizione e visualizzazione Nel 2005 il CNT valuterà l opportunità della migrazione del sistema di acquisizione verso earthworm, standard già utilizzato dai centri di Napoli e Catania. In ogni caso questa o altre soluzioni adottate dovranno portare ad una condivisione più agevole di risorse e applicativi di acquisizione, gestione e visualizzazione. - Reti temporanee e di pronto intervento E in fase di progettazione da parte del CNT lo sviluppo di una nuova rete di pronto intervento, da utilizzare prevalentemente a seguito di crisi sismiche, basata su tecnologia Nanometrics. La rete si configurerà come una estensione temporanea della rete permanente, nel senso che i segnali delle stazioni via via installate raggiungeranno la sala sismica di Roma in modo assolutamente trasparente. In tal modo si garantisce una gestione tempestiva e integrata con la rete nazionale dei dati raccolti. Si prevede comunque una acquisizione ridondante in locale sull automezzo di appoggio dell installazione mobile, e un collegamento diretto di tale mezzo con la sala sismica tramite link satellitare commerciale, in modo da consentire una corretta gestione dell informazione da parte degli operatori attivi nell area di intervento. Inoltre il CNT gestisce un parco strumentale di circa 40 stazioni temporanee, di cui alcune espressamente dedicate al pronto intervento. 10

13 Le sezioni di Catania e Napoli si sono recentemente dotate di strumentazione idonea alla gestione di interventi temporanei principalmente in aree vulcaniche. Anche la sezione di Milano gestisce strumentazione temporanea omogenea con quella gestita dal CNT. Nel 2005 si propone di organizzare una struttura di coordinamento, e tra il 2005 e il 2006 di potenziare significativamente il parco strumentale dell Istituto. Si propone in particolare la creazione di una struttura, ispirata a PASSCAL o a SEIS- UK, per la gestione di questo parco strumentale, da mettere a disposizione alla comunità scientifica, nazionale o internazionale, per lo svolgimento di esperimenti programmati. Tutte tali attività dovranno essere comunque coordinate con il TTC 22 (Emergenze Sismiche). - Integrazione data bases i. Definizione di standards di archiviazione e gestione Come detto precedentemente, non si prevede di operare direttamente per una completa integrazione tra i vari data-bases, quanto per una omogeneizzazione dei criteri di archiviazione e gestione. Nel 2005 il CNT avvierà un gruppo di lavoro su questo tema: si propone l intervento di esperti delle altre sedi in questo gruppo di lavoro, in modo da concordare scelte e modalità, e da organizzare un portale unico di accesso a tutti i dati sismologici prodotti dall Istituto. Nel 2006 le procedure sviluppate dovrebbero divenire operative, e si dovrà puntare soprattutto sulla ottimizzazione delle risorse per la gestione e mantenimento dei sistemi (in concerto con i TTC 9 (GRID) e 17 (Banche Dati)). ii. Definizione di criteri di distribuzione Già dall inizio sarà opportuno chiarire i criteri di distribuzione dei dati: un gruppo di lavoro raccoglierà tutte le informazioni, in modo da poter sviluppare il portale in modo aderente alle esigenze. - Rinnovamento tecnologico i. Nuova strumentazione sismica Come detto precedentemente, CNT e Catania hanno già avviato un rinnovamento tecnologico considerevole, che dovrebbe portare entro 2-3 anni al completo rinnovamento del parco strumentale. La sezione di Napoli ha avviato una integrazione della rete analogica con stazioni broad-band (10 stazioni previste nel 2005) Le attività di monitoraggio strettamente vulcanico saranno ovviamente coordinate dal TTC 4. Considerato che nel corso del 2005 la sezione di Catania rinnoverà circa il 50% della vecchia rete, questo processo dovrebbe continuare con circa il 25% delle stazioni attuali nel 2006 e un altro 25% nel Per la sezione di Napoli inoltre è previsto un rinnovamento dei sistemi di trasmissione con realizzazione di nodi di acquisizione locale con trasmissione ridondante wireless/linee dedicate verso il centro di monitoraggio. ii. Sismologia in pozzo Come già detto, nel 2005 il CNT intende installare alcuni sensori sismici in pozzo per la rete nazionale (uno è già stato installato nel 2004). La sezione di Napoli prevede nel 2005 di installare 6 stazioni broad-band in pozzo, in congiunzione con le stazioni dilatometriche già realizzate. Nel 2005, la Sezione di Catania installerà nell alto versante settentrionale dell Etna una prima stazione multiparametrica (sismologia+deformazioni del suolo) in pozzo. Anche all interno di Roma1 un gruppo di lavoro sta sviluppando esperienze in questo ambito, finalizzandole principalmente a studi di effetti di sito. Si propone quindi di installare altri sensori in pozzo negli anni successivi, di cui almeno 3 in aree urbane in Sicilia Orientale (Messina, Catania, Siracusa). Si propone di sviluppare 11

14 tale attività in particolare nel 2006, a seguito delle sperimentazioni di CNT, Napoli, Catania e Roma1 nel 2005 e di concerto con gli sviluppi dell SF 13 (Metodologie e strumenti innovativi per la sismologia) 6. Tabella del personale previsto per il 2005 su attività attribuibili al TTC1 nelle varie Sezioni Ruolo CNT Roma1 CT OV MI Mesiperson a Mesiperson a Mesiperson a Mesiperson a Mesiperson a Ricercat ore Tecnolog o 12 Ruolo, 7 Contr. 8 Ruolo, 2 Contr. CTER 25 Ruolo, 5 Contr Ruolo, 1 Contr Ruolo 40 1 Ruolo, 3 Contr Contr Ruolo, 6 Contr Ruolo, 1 Contr Ruolo, 1 Contr Ruolo Ruolo Ruolo 15 1 Contr. Operator e Ruolo, 7 Contr. Ruolo, 1 Contr. Totali Esigenze di personale La quantità di attività previste per il prossimo biennio non potrà essere totalmente sviluppata con le risorse umane sopra riportate. In particolare, dato il forte sviluppo tecnologico delle reti di monitoraggio sismico, si ritiene prioritario potenziare in primo luogo il ruolo dei tecnologi e dei Collaboratori Tecnici. In dettaglio: - per la sezione CNT si può stimare un fabbisogno di circa 60 mesi-persona in aggiunta a quelli disponibili; le figure professionali strettamente necessarie potrebbero essere 3 tecnologi (1 informatico per Roma, 1 informatico e 1 elettronico per Grottaminarda); andrebbero comunque incrementate, sia pure in forma minore, le disponibilità sui ruoli di ricercatori, CTER e operatori, eventualmente anche con il ricorso a riassegnazioni di incarichi - per la sezione di Catania si può stimare un fabbisogno di circa 40 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con quelle del TTC4, le figure professionali necessarie potrebbero essere 4 tecnologi, 3 CTER e 1 operatore 12

15 - per la sezione di Milano si può stimare un fabbisogno di circa 36 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; le figure professionali necessarie potrebbero essere 2 tecnologi e 1 CTER - per la sezione di Napoli si può stimare un fabbisogno di circa 30 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con quelle del TTC4, le figure professionali necessarie potrebbero essere 2 ricercatori, 3 tecnologi e 1 CTER - per la sezione di Roma1 si auspica un maggior coinvolgimento di personale ricercatore nelle attività riguardanti il TTC1 13

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17 TTC2 Sorveglianza geochimica delle aree vulcaniche attive Responsabile: S.Gurrieri 15

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19 Contenuti del documento In relazione a quanto previsto dal decreto Presidenziale N 326 del 2004 dell INGV, il TTC Sorveglianza Geochimica dei Vulcani Attivi è chiamato a coordinare le attività di sorveglianza delle principali aree vulcaniche attive, promuovere lo sviluppo e la diffusione delle reti di monitoraggio continuo dei parametri geochimici e dei sistemi di trasmissione dati in tali aree. Nella tabella sono indicate le Sezioni coordinate da questo TTC ed i referenti relativi: Palermo Catania Napoli (OssVes) Roma 1 Dr. Sergio Gurrieri Dr.Mike Burton Dr. Giovanni Chiodini Ing. Gianfranco Galli Responsabile Collaboratore Collaboratore Collaboratore Di seguito verrà fornito un quadro delle attività svolte dalla nascita dell INGV ad oggi (con particolare riferimento al 2004) ed un preventivo delle attività per gli anni STATO DELL ARTE DELLE INIZIATIVE IN CORSO NELL ENTE NELL AMBITO DELL ARGOMENTO DEL TTC Generalità La sorveglianza geochimica di un area vulcanica si basa sull analisi delle variazioni temporali ed areali di parametri intensivi, quali la composizione chimica ed isotopica delle fasi fluide presenti nella parte più superficiale della crosta terrestre, ed estensivi, ad esempio i flussi di massa e di energia. Il campionamento dei fluidi e la misura in situ dei parametri geochimici avviene mediante strumentazioni spesso adattate e/o sviluppate nei laboratori INGV in modo da ottenere sistemi di osservazioni funzionali nel contesto in cui devono operare. Queste attività, negli anni, hanno determinato approfondimenti notevoli nella conoscenza di ciascuna area vulcanica il cui risultato più evidente è dato dallo sviluppo di sistemi osservativi e di modelli geochimici interpretativi. Attraverso questi, è oggi possibile formulare valutazioni più quantitative dei fenomeni vulcanici in atto. Stato dell arte Le attività di sorveglianza svolte dalle Sezioni afferenti a questo TTC sono consistite nel monitoraggio di numerosi parametri geochimici attraverso sistemi di acquisizione automatica (monitoraggio continuo) e campagne di campionamento e misura nelle principali aree vulcaniche attive italiane (monitoraggio discreto). Le indagini discrete sono consistite in misure dirette di vari parametri geochimici (quali temperature, flussi di massa e di energia...) e campionamenti di acque e gas dipersi in superficie (plume, sorgenti, acque di falda, fumarole, gas diffusi...). I campioni sono stati successivamente sottoposti a complesse analisi di laboratorio per la determinazione della composizione chimica ed isotopica. La frequenza con cui sono state programmate le campagne di misura e di campionamento è stata commensurata al livello di attività e di pericolosità per ciascuna area vulcanica. Le aree più attive e potenzialmente pericolose, quali l Etna, il Vesuvio, lo Stromboli, i 17

20 Campi Flegrei e Vulcano, sono state oggetto di misure e campionamenti mensili. Nelle rimanenti aree (Ischia, Pantelleria, Panarea...) gli interventi hanno avuto carattere trimestrale o inferiore. Durante i periodi di crisi (Etna, Panarea, Stromboli), gli interventi sono stati intensificati fino a quattro campagne al mese. Il monitoraggio continuo dei parametri geochimici è stato svolto attraverso stazioni di misura automatica che effettuano determinazioni quantitative in situ di alcuni parametri geochimici. Per il trasferimento dei dati verso le sale di monitoraggio sono stati usati link GSM ed in pochi casi link radio su frequenza dedicata. Come indicato successivamente, non tutte le aree vulcaniche attive italiane sono oggi monitorate attraverso sistemi continui. Ciò dipende essenzialmente da un gap tecnologico e di investimenti che ha interessato questo settore sopratutto in passato. Ciascuna delle due filosofie di indagine presenta dei vantaggi notevoli ed irrinunciabili sia nell ambito di attività di sorveglianza che di ricerca. Il monitoraggio continuo è caratterizzato da frequenze di acquisizione dei dati molto elevate (misure orarie ed anche più frequenti) e trasferimento degli stessi in tempo reale verso le sale di monitoraggio. Esso consente, pertanto, di risolvere anomalie temporali di breve durata e di individuare con elevata precisione l inizio e/o la fine di un periodo di anomalia. Il monitoraggio discreto non consente risoluzioni temporali paragonabili, permette però di acquisire informazioni su un grande numero di parametri geochimici (si pensi alle determinazioni della composizione chimica ed isotopica) e su scala areale molto più grande. Le due filosofie di indagine vanno considerate complementari e, pertanto, coesisteranno ancora a lungo. Di seguito viene riportato in forma schematica il quadro delle attività di sorveglianza svolte nel Per maggiore chiarezza viene anche allegata una breve descrizione delle tipologie di misura continue (allegato A). Monitoraggio Continuo ETNA - E il vulcano più attivo e pertanto viene utilizzato anche come laboratorio naturale per lo sviluppo di nuove metodologie di misura. Attualmente sono presenti tre reti di monitoraggio. La sezione di Palermo gestisce la rete gas (sei stazioni per il monitoraggio dei flussi diffusi di CO 2 e dei parametri ambientali installate nei siti Paternò (P39), S.Venerina (P78), Primoti, Maletto, S.Maria di Licodia e Naftia) e la rete acque (quattro stazioni Acque 4 parametri installate in gallerie drenanti nelle località Valcorrente, Difesa, Roccacampana e Ciapparazzo). Queste stazioni acquisiscono con frequenza oraria e trasferiscono i dati alla sala di monitoraggio di Palermo due volte al giorno attraverso rete GSM. La sezione di Catania si occupa della gestione della rete per il monitoraggio del flusso di SO 2 nel pennacchio attraverso stazioni basate su tecnologia UV scanner. VULCANO/LIPARI La rete consiste di tre stazioni per il monitoraggio delle fumarole (La Fossa, Spiaggia, Caolino), tre stazioni per il monitoraggio del flusso di CO 2 e dei parametri ambientali ed una stazione Acque 4 parametri installate nell area di Vulcano Porto. La rete è collegata alla sala di monitoraggio di Palermo attraverso ponti radio su frequenza dedicata e rete GSM. PANAREA La rete è costituita da tre stazioni 4 parametri per il monitoraggio delle acque. Le sonde sono state installate in corrispondenza di tre sorgenti termali sottomarine. I dati registrati localmente, vengono scaricati manualmente dalla sezione di Roma I per le successive elaborazioni ed interpretazioni. STROMBOLI Nell area sono presenti tre diversi sistemi di monitoraggio. La rete gas suoli è in funzione da circa tre anni. Essa consiste in due stazioni per la misura del flusso di CO 2 dai suoli e dei parametri ambientali installate a Pizzo sopra la fossa e Scari. Queste stazioni acquisiscono con frequenza oraria e sono collegate alla sala di monitoraggio attraverso rete GSM. In località Pizzo è presente un nuovo sistema di monitoraggio multiparametrico (vedi 10 in tab A) costituito da oltre 60 sensori, connesso via internet alla sala di monitoraggio. 18

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