Modulo n 1 di progetto PLUTO Realizzazione rete accelerometrica attraverso l installazione di sensori strong motion.

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1 Modulo n 1 di progetto PLUTO Realizzazione rete accelerometrica attraverso l installazione di sensori strong motion. Elenco dei partecipanti Responsabile: Paolo Augliera - Primo Ricercatore INGV. Ezio D'Alema - Tecnologo INGV. Installazione e acquisizione dati. Gianlorenzo Franceschina - Ricercatore INGV. Acquisizione dati. Massimo Frapiccini - Tecnico INGV. Analisi qualità dei dati. Sara Lovati - Tecnologo INGV. Installazione e caratterizzazione siti. Simone Marzorati - Tecnologo INGV. Analisi qualità dei dati. Marco Massa, Ricercatore INGV. Analisi di qualità dei dati. Vera Pessina, Ricercatore INGV. Caratterizzazione siti. Francesco Mirabella - Ricercatore UniPG. Caratterizzazione siti. Dario Sudati - Tecnico INGV. Sviluppo Web. Parole chiave Reti sismiche; sensori strong motion; stazione multi- sensore. Obiettivi Installazione di dieci (10) sensori strong motion co- locati con i velocimetri della rete geofisica TABOO per il monitoraggio sismico dell'alta Valle del Tevere. Caratterizzazione geologica (morfologia, topografia) dei siti. Trasmissione dati in tempo reale con centro di acquisizione. Integrazione dei dati acquisiti negli archivi INGV (presso le sedi di Ancona, Roma e Milano) e loro distribuzione secondo standard di qualità internazionali. Attività già svolte propedeutiche alla realizzazione di questo programma Già da alcuni anni, nell'ambito del progetto TABOO (The Alto Tiberina Near Fault Observatory; l INGV ha sviluppato un infrastruttura di monitoraggio sismico e geodetico nell'area interessata dall'attività della Faglia Alto Tiberina (ATF). L attuale configurazione di TABOO deriva dall'integrazione di nuove stazioni geofisiche dedicate, con le 1

2 stazioni già esistenti della Rete Sismica Nazionale Centralizzata (RSNC), della Rete Integrata Nazionale GPS (RING) e della Rete Sismica della Regione Marche (RSM). La struttura modulare dei sistemi di trasmissione dati e acquisizione sviluppati per la rete TABOO (Monachesi et al., 2011; Cattaneo et al., 2011), consentirà una semplice ed economica integrazione tra la nuova tipologia di sensori e quelli esistenti. L integrazione sarà inoltre facilitata anche dalla grande esperienza acquisita nella gestione di reti indirizzate al monitoraggio sismico, multiparametrico, con l'installazione di sensori accelerometrici in parallelo ai sensori velocimetrici (vedi esempio in Figura 1.1; Monachesi et al., 2013). Figura 1.1: Esempio d installazione co- locata di sensore velocimetrico (Lennartz Le3D- 5s; a sinistra) e accelerometrico (Episensor FBA ES- T; a destra). A livello nazionale, l'ingv già gestisce l'acquisizione in tempo reale di dati provenienti da circa 130 stazioni strong motion, tre (3) delle quali nell'area dell Alta Valle del Tevere. Questo farà si che anche per la diffusione dei nuovi dati che andremo ad acquisire, avremo sin da subito a disposizione portali web e software, sia per la gestione che per il controllo della qualità del dato, già sviluppati per il portale accelerometrico dell INGV detto Italian Strong Motion Data (ISMD, Massa et al., 2012). Tutto ciò sarà ovviamente di notevole e immediato beneficio per tutta la comunità scientifica di riferimento. Sono state anche sviluppate procedure di distribuzione delle forme d onda verso i principali archivi dei dati europei (ad esempio, EIDA: European Integrated Data Archive); le stesse già in uso sin dalle prime fasi del progetto TABOO. Anche i sistemi di acquisizione, trasmissione e gestione dati sono già stati ampiamente collaudati per la rete TABOO (D Alema et al., 2011). In particolare gli acquisitori sismici sono facilmente espandibili per la registrazione dei tre (3) nuovi canali accelerometrici; inoltre i canali trasmissivi sono stati dimensionati, in fase di progettazione della rete, in modo da consentire un flusso continuo di dati superiore a quello previsto dalle prime installazioni, per cui l'aggiunta dei nuovi canali di acquisizione non comporterà nessuna modifica ai vettori di trasmissione (Monachesi e Cattaneo, 2010). 2

3 Motivazione scientifica I sensori velocimetrici ad alta sensibilità, essenziali per un monitoraggio di dettaglio mirato alla caratterizzazione della micro- sismicità relativa all attività della faglia Alto Tiberina previsto dal progetto TABOO, mal si prestano a registrare terremoti di magnitudo elevata (M>5). Ci sono, infatti, esempi di terremoti di magnitudo moderata avvenuti nell area di studio in tempi recenti, quali il terremoto di Gubbio del 1984 di magnitudo M S 5.2 (Haessler et al., 1988). Questa eventualità porterebbe così a distorsione e/o saturazione del segnale registrato. Cosa che non succederebbe invece con i sensori di tipo strong motion che a loro volta però non consentirebbe, a causa della minore sensibilità, un corretto monitoraggio della micro- sismicità. Tutto ciò per dire come solo l'integrazione dei due tipi di sensori consente di coprire l'intero spettro di ampiezze di movimento che va dalle frazioni di nanometro per secondo (nm/s) ai metri al secondo (m/s), se espressi in termini di velocità di spostamento del terreno. Con il finanziamento previsto in PLUTO per questa linea di sviluppo, sarà possibile coprire i costi di almeno dieci (10) sensori, installazione inclusa, riuscendo così a ottenere un monitoraggio strong- motion di dettaglio per tutto il settore centrale dell'area. Con quest operazione l'area diventerebbe una delle potenziali strutture sismogenetiche d'italia meglio monitorata e caratterizzata. Infine, la collaudata esperienza nella gestione e nel controllo di qualità del dato accelerometrico, ci permetterà già nella fase immediatamente successiva all installazione dei nuovi sensori, di applicare al flusso dei dati accelerometrico acquisito in tempo reale, tutte le metodologie d analisi scientifica, da noi sviluppate e testate (Massa et al., 2012). Attività La prima attività prevista riguarda la verifica della logistica, la selezione dei siti più idonei e l'adattamento di tali siti per l'installazione della nuova strumentazione. Dopo l'installazione si procederà invece alla configurazione dei sistemi di acquisizione e all immissione dei nuovi flussi di dati nei sistemi di gestione e acquisizione dei dati. Parallelamente procederemo alla necessaria caratterizzazione dei siti oggetto delle nuove installazioni, in termini di: topografia, morfologia, litologia superficiale e velocità di propagazione delle onde S negli strati più superficiali. Per quanto riguarda invece gli aspetti tecnologi, ricordiamo che l acquisizione dei dati alle stazioni remote della rete TABOO si basa su acquisitori del tipo Gaia2 (Salvaterra et al., 2008), uno strumento sviluppato dal Laboratorio di Sismologia del Centro nazionale Terremoti dell'ingv. Tale acquisitore, nella sua versione base, è equipaggiato con quattro (4) canali di digitalizzazione ad alta dinamica. La necessaria aggiunta di una scheda di estensione dell acquisizione, operazione semplice perché già prevista e testata, ci permetterà di avere a disposizione ulteriori quattro (4) canali, assolutamente analoghi come caratteristiche. Per quanto riguarda invece il sistema di acquisizione presente alle stazioni remote (SeisComP; questa consente di gestire in modo flessibile l'acquisizione sui differenti canali, per cui renderà possibile la digitalizzazione dei canali velocimetrici e accelerometrici con campionamento differente. 3

4 Infine, particolare attenzione dovrà essere rivolta ai sistemi di alimentazione. Questo perché l aggiunta della nuova strumentazione comporterà un aumento dei consumi che dovrà in alcuni casi essere bilanciato da un potenziamento di pannelli solari e batterie tampone. Prevediamo inoltre, in alcuni casi particolari, di dover installare sistemi complementari di alimentazione, come celle a metanolo. Tipologia di attività Selezione e preparazione siti Installazione strumentazione e configurazione acquisizione Caratterizzazione siti Controllo qualità, prima interpretazione dati trimestri/anno Diagramma di GANTT per i 18 mesi di attività finanziati dal progetto. Risultati attesi Alla fine del primo anno di progetto ci aspettiamo di aver: selezionato e preparato siti idonei all'installazione di sensori strong- motion; acquistato e installato tali sensori; configurato la rete per una corretta acquisizione e gestione dei dati; iniziato la caratterizzazione dei siti. Mentre, per la fine dei 18 mesi, ci aspettiamo di aver: ultimato la caratterizzazione di siti; introdotto il flusso dati nel sistema di controllo di qualità e elaborazione dati. Riferimenti bibliografici Cattaneo M., D Alema E., Frapiccini M., Marzorati S., Monachesi G., Acquisizione presso la sede di Ancona, Miscellanea INGV, 10, ISSN , D Alema E., Cattaneo M., Frapiccini M., Marzorati S., Monachesi G., Ferretti M., Rete Sismometrica Marchigiana e sua integrazione con la RSN e Rete AVT. In Cattaneo M. e Moretti M (eds). Monitoraggio sismico del territorio nazionale: stato dell arte e sviluppo delle reti di monitoraggio sismico. Miscellanea INGV, 10, ISSN , Haessler H., Gaulon, R., Rivera, L., Console, R., Frongneux, M., Gasparini, G., Martel, L., Patau, G., Siciliano, M., Cisternas, A., The Perugia (Italy) earthquake of 29, April 1984: a microearthquake survey. Bulletin Seismological Society of America 78, ,

5 Massa M., Lovati S., Sudati D., Franceschina G., Russo E., Puglia R., Ameri G., Luzi L., Pacor F., Augliera P., INGV strong- motion data web- portal: a focus on the Emilia seismic sequence of May- June Annals of Geophysics, 55, 4, ; doi: /ag- 6120, Monachesi G., Cattaneo M., D Alema E., Frapiccini M., Marzorati S., Ferretti M., Sistemi di controllo in uso al centro di acquisizione della sede di Ancona. In Cattaneo M. e Moretti M (eds). Monitoraggio sismico del territorio nazionale: stato dell arte e sviluppo delle reti di monitoraggio sismico. Miscellanea INGV, 10, ISSN , Monachesi G., Cattaneo M., La dorsale radio Wi- Fi per il monitoraggio multiparametrico in Alta Val Tiberina. Rapporti Tecnici INGV, 129, 36 pp., Monachesi G., Cattaneo M., Ladina C., Marzorati S., D Alema E., Frapiccini M., Carannante S., Ferretti M., Sebastianelli M., Delladio A., Selvaggi G., Esperienze di monitoraggio integrato: il caso della Rete Sismometrica dell Italia Centro Orientale, di quella accelerometrica marchigiana e dei suoi servizi. Quaderni di Geofisica, 106, 29 pp., Salvaterra L., Pintore S., Badiali L., Rete sismologica basata su Gaia2. Rapporti Tecnici INGV, 68, 28 pp., Breve CV del Responsabile MODULO 1: Dott. Paolo Augliera. Dal 2001, Paolo Augliera è Primo Ricercatore dell'istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). I suoi principali interessi di ricerca sono legati alla sismologia strumentale, all'acquisizione ed analisi automatica dei segnali sismici, alla propagazione delle onde ed allo studio degli effetti di sito. E' il responsabile della Rete Accelerometrica in Italia Settentrionale e dal luglio 2012 è Direttore della Sezione di Milano- Pavia dell INGV. Selezione pubblicazioni. P.L. Bragato, M. Sugan, P. Augliera, M. Massa, A. Vuan and A. Saraò, Moho reflection effects in the Po plain (Northern Italy) observed from instrumental and intensity data. Bull. Seism. Soc. Am. 101, , P. Augliera, M. Massa, E. D Alema and S. Marzorati, RAIS: a real time strong- motion network in northern Italy. Annals of Geophysics 54, 23-34, E. Del Pezzo, F. Bianco, S. Marzorati, P. Augliera, E. D Alema and M. Massa, Depth- dependent intrinsic and scattering seismic attenuation in north central Italy. Geophysical Journal International 186, , S. Parolai, S. Orunbaev, D. Bindi, A. Strollo, S. Usupaev, M. Picozzi, D. Di Giacomo, P. Augliera, E. D Alema, C. Milkereit and J. Zschau, Site effect assessment in Bishkek (Kyrgyzstan) using earthquake and noise recording data. Bull. Seism. Soc. Am. 100, , P. Augliera, M. Cattaneo and C. Eva, Seismic multiplets analysis and its implication in seismotectonics. Tectonophysics 248, ,