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Che cos'è ENSAD Project

ENSAD PROJECT

I terremoti sono il guaio dell’Italia
“ Il nostro paese si spaccherà a causa dei movimenti tettonici nel sottosuolo, proprio sotto i nostri piedi ”  lo dicono geologi e sismologi che spiegano così i continui terremoti che stanno colpendo il nostro paese.
“La causa dei terremoti è il guaio dell’Italia, perché le placche tettoniche mettono il nostro paese in una tenaglia. Dal Sud spinge la placca africana, che caccia l’Italia come uno sperone dentro il continente europeo. Dall’est si sommerge la placca adriatica sotto l’Italia, dove si accumula l’Appennino, che attraversa la terra da Nord verso Sud come un fazzoletto piegato. All’Ovest spinge l’Europa. La Corsica, che si trova sulla placca tettonica europea, si sposta ogni anno di tre millimetri verso l’Italia. Intrappolata in questo modo, il terreno del Belpaese è frantumato come una lastra di vetro distrutta. Il mosaico di queste placche pesanti milioni di tonnellate e profonde per chilometri si spinge uno contro l’altro come pezzi di un puzzle, che vengono spinti da tutte le parti. Lungo queste articolazioni si ammassa la tensione, che poi si scarica regolarmente nei terremoti.
Le zone di pericolo non sono conosciute con precisione dagli esperti. La storia dei terremoti nelle singole regioni determina il pericolo. In quasi tutto il territorio nazionale esiste la minaccia dei terremoti, che diventano più forti nella zona centrale e nella zona della pianura padana vicina a Bologna. I movimenti terrestri mostrano come l’Italia si stia spaccando. I rilevatori GPS, che i geologi hanno messo su tutto il territorio, evidenziano come singoli pezzi del paesi vadano alla deriva in direzioni differenti. Il Sud si sposta verso la direzione dei Balcani, parti del Nord sobbalzano verso il Sudovest, Roma si sposta verso Nord, il centro Italia verso Est. In un lontano futuro ci saranno zone dell’Italia legati alle Alpi, altre con i Balcani, alcune regioni diventeranno isole in mezzo al Mediterraneo.
…. E ci saranno sempre terremoti….. “
Il rilascio di energia può avvenire con una distribuzione temporale estremamente varia
• scossa principale - repliche (mainshock-aftershocks) - La scossa principale è quella ad energia liberata superiore mentre le repliche liberano minore energia ed il loro numero decresce nel tempo;
• precursori - scossa principale - repliche (foreshocks - main - aftershocks) - I precursori sono scosse di energia inferiore rispetto alla principale, ed a volte in numero crescente man mano che si avvicina la scossa principale;
• sciami di terremoti (swarms) - Serie di scosse nelle quali non si riesce a distinguerne una principale; a volte si osserva un aumento e poi una diminuzione della loro frequenza.

Le carte delle figure sottostanti, (tratte da PERICOLOSITA' SISMICA DEL TERRITORIO NAZIONALE a cura di Dario Slejko, Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste) rappresentano di fatto una sorta di previsione.


Mappa della pericolosità sismica in Italia Accelerazione orizzontale di picco (in g) con periodo di ritorno pari a 475 anni.



Mappa della pericolosità sismica in Italia Massima Intensità macrosismica (MCS) con periodo di ritorno 475 anni.


Introduzione
La complessità dei fenomeni legati  alla sismo genesi impone un approccio multi-disciplinare al problema della valutazione dello stato fisico di questi sistemi geologici.  
Tra le multi discipline elenchiamo le più importanti :
   1. Electric and magnetic field observations
   2. ULF magnetic fields
   3. ELF/VLF/LF/HF electric fields
   4. Gas emission observations
   5. Ultrasonic vibration model
   6. Pressure sensitive solubility model
   7. Pore collapse model
   8. Increased reactive surface area model
   9. Aquifer breaching/fluid mixing model
 10. Groundwater level change observations
 11. Ground temperature change observations
 12. Surface deformation observations
 13. Precursory seismicity observations.
Un moderno dispositivo di monitoraggio consente la tempestiva valutazione dello scenario fenomenologico portando un significativo contributo alla ricerca scientifica ed alle attività di protezione civile, soprattutto nel campo della riduzione dei rischi.
Per svolgere nel migliore dei modi questa attività sono state coinvolte tutte le professionalità disponibili presso l’Associazione ISRU nel campo della realizzazione di apparecchiature scientifiche e del monitoraggio delle aree sismiche, nella certezza che un'azione sinergica porti innegabili vantaggi alla ricerca ed alla sorveglianza.
I sistemi di monitoraggio delle aree sismogenetiche rappresentati dall'insieme di sofisticati strumenti (sismici, video, geodetici, gravimetrici, geochimica, petrologici e geomagnetici) distribuiti sul territorio per acquisire le informazioni sullo stato dell'attività geodinamica in queste aree, costituiscono il fondamento della ricerca scientifica dell'ISRU.
Dalla qualità e dall'efficienza di questi sistemi deriva direttamente la capacità di riconoscere le variazioni significative che hanno ricadute sul territorio e sulla popolazione.
Pertanto, i dati raccolti costituiscono la base delle conoscenze per la definizione dello stato attuale e per la modellizzazione del comportamento futuro dei sistemi sismogenetici.
La sorveglianza sismica delle zone a rischio, ha l'obiettivo di conseguire una più approfondita conoscenza dell'ubicazione delle potenziali sorgenti sismiche e dei relativi tempi e modalità di rilascio dell'energia. Con questi obiettivi, si prevede di:
• effettuare studi approfonditi della sismicità storica e strumentale;
• utilizzare sistemi di monitoraggio strumentale (realizzati mediante la gestione di reti permanenti di sensori nonché con la periodica esecuzione di campagne di misura), atti a porre in evidenza eventuali elementi che intervengano a modificare lo stato tensionale della crosta;
• predisporre modelli numerici che rappresentino lo stato tenso-deformativo della crosta e ne illustrino la possibile evoluzione (Università dell’Aquila, INGV ecc).

Che cosa è ENSAD PROJECT

ENSAD è l’acronimo di Experimental Network Seismic Alert Detectors (Rete Sperimentale di Rilevatori per Allerta Sismica).
Consiste nella realizzazione di una rete di rilevatori multi-disciplinari disposti lungo i punti più sensibili del territorio nazionale (nodi), dove si possono verificare con maggior frequenza pericolosi terremoti.
Oltre alle stazioni di rilevamento, che costituiscono la rete (Network), ENSAD Project è anche un sistema di elaborazione e analisi dei dati fino ad ottenere un allarme generato automaticamente nel caso in cui si riscontrasse un’anomalia.


Experimental Network Seismic Alert Detectors




E’ da precisare, a tutti i frequentatori di questo sito, che in questa fase di Test, NON viene assolutamente associata l’anomalia riscontrata ad un precursore sismico.
     
                                                       
                             


                                                
Esempio di rete di stazioni ST-MD-XX
                                                                          
Le attività
• Formazione e Prevenzione sismica in territori ad alto e basso rischio.
• Realizzazione reti di monitoraggio per la prevenzione sismica.
• Realizzazione di “Sale operative per il trattamento dei dati per la generazione di allarme sismico” nei territori a rischio e in quelli dove si possono manifestare degenerazioni di fenomeni sismogenetici.
• Monitoraggio di gas Radon in ambienti sotterranei.
• Metodologia per l’analisi dei dati ed algoritmo per allarmi automatici di preavviso sugli eventi.

Elaborazione dati
I dati forniti dalla rete di rilevamento a terra possono essere incrociati con i dati rilevati da satellite che osservano variazioni termali infrarosse sotto la ionosfera in corrispondenza delle aree soggette ad attività sismogenetica sostenuta.


Rete di Rilevatori Permanente (Stazioni ST-MD-XX)
La Rete Nazionale dell’ISRU di controllo dell'intera superficie dell'Italia, sarà costituita da una rete di stazioni ST-MD-XX (Stazioni di rilevatori Multi-Disciplinari) disposti lungo i punti più sensibili del territorio nazionale, dove si possono verificare con maggior frequenza pericolosi terremoti.  Tuttavia, nelle aree a maggior rischio sismico il numero di stazioni sismiche aumenta considerevolmente.  Ad oggi presenta la prima stazione di riferimento impiantata a Magliano dei Marsi (AQ).  

Le nostre stazioni ST-MD  sono state progettate ad essere equipaggiate con le più moderne strumentazioni a tecnologia digitale
•   Rilevatore Mono-Canale (SCA) o Multi-Canale (MSC-4090ch) di radiazioni Gamma con scintillatore NaITl;
•   Rilevatore di emissioni Neutroniche con rilevatore BF3 e moderatore HDPE;
•   Rilevatore di particelle Alfa con camera a ionizzazione;
•   Magnetometro ad alta sensibilità per la rilevazione di micro fluttuazioni del campo magnetico terrestre;
•   Geofono a banda larga interrato con acquisizione ad alta definizione 2G/2KHz;
•   Ricevitore ULF – ELF per disturbi e rumori naturali di origine elettromagnetica;
•   Stazione meteo con barometro compensato e rilevatore di temperatura;
•   Sistema di acquisizione e correlazione GPS con orologio UTC;
•   Sistema di archiviazione e trasmissione dei dati;
e di un sistema di trasmissioni ibrido (via radio, via cavo e satellitare) che consente un trasferimento numerico ad alta dinamica dei dati.
      
Perché Stazioni Multi-Disciplinari
Di tutte le discipline di studio, di cui sopra, non è ancora chiaro quale sia quella prevalente in assoluto. Per questo si è pensato di riunire in una unica stazione, la maggior parte della strumentazione altamente professionale, per monitorare contemporaneamente la maggior parte degli elementi di studio: radon (alfa, beta e gamma), neutroni, raggi X, micro fluttuazioni del campo e magnetico terrestre ecc.
Ciò permette di realizzare un modello di analisi correlando i dati delle varie discipline nello stesso istante ma soprattutto nello stesso luogo (Universal Time GPS). Lo scopo della ISRU è di mettere a disposizione della ricerca scientifica  i dati ottenuti da analizzare ciascuno per il proprio topic d’interesse, aprendo così reciproche collaborazioni tra i vari organismi di ricerca.

   Esempio di stazione multidisciplinare




Nel caso di emergenze sismiche,  viene attivata  una Rete Mobile di pronto intervento costituita da 3 a 6 stazioni mobili e di un mezzo di trasporto per l'acquisizione centralizzata dei dati.

L'installazione di stazioni temporanee oltre a costituire un ottimo supporto ad una struttura sismica di rilevamento permanente è una risorsa fondamentale nel caso di progetti scientifici finalizzati.






                Apparecchiatura della stazione di Magliano dei Marsi AQ

Tecnologia digitale e trasmissione satellitare delle stazioni

La rete di rilevatori ENSAD è costituita da stazioni digitali con concentratori a tecnologia VSAT (Very Small Aperture Terminal) che fungono da nodi di raccolta per le stazioni in radiotrasmissione terrestre. Ogni centro VSAT consente la creazione di un canale di comunicazione full-duplex permettendo l’iterazione diretta con la stazione remota. Alcune stazioni comunicano in modo diretto, a trasmissione satellitare, con l’hub centrale a Magliano dei Marsi (AQ), altre, a trasmissione radio UHF, trasmettono i dati al centro VSAT di raccolta che si occupa di ricevere tutti i dati, utilizzando un transponder satellitare, fino al raggiungimento dell’hub centrale. La temporizzazione dei dati avviene direttamente alla stazione remota attraverso i ricevitori GPS di cui sono dotate. I collegamenti tra le stazioni  e i centri di raccolta VSAT avvengono utilizzando radio wireless, che permettono di ottenere un canale full-duplex con una banda di gran lunga più estesa.

I  dati che arrivano alla centrale, sono visibili in tempo reale on-line anche sul sito dell’ISRU.

Pagina “Monitor” del sito http://www.isru.org

Principi applicativi generali


Come già accennato, ENSAD Project ha l’obbiettivo di realizzare una rete di monitoraggio nazionale o globale per il monitoraggio delle aree sismogenetiche per acquisire le informazioni sullo stato dell'attività geodinamica.  
I dati forniti dalla rete di rilevamento a terra possono essere incrociati con i dati rilevati da satellite che osservano variazioni termali infrarosse sotto la ionosfera in corrispondenza delle aree soggette ad attività sismogenetica sostenuta (Early Warning System).
             




      Esempio di ENSAD Globale


Ciascun Nodo è composto da una stazione (ST-MD) equipaggiata con apparecchiature digitali multi-disciplinari e trasmettitore per la trasmissione dei dati.


                                                       
                  Esempio di Nodi con Stazioni ST-MD-XX                                                                                                             Esempio di Centrale di Acquisizione
         




Le Stazioni ST-MD sono progettate in modo da archiviare in loco i dati rilevati e di trasmetterne una copia alla Centrale di Acquisizione ogni minuto.  Ciò permette di avere la sicurezza di non perdere nessun dato in caso di problemi durante la trasmissione stessa. Per una maggiore sicurezza, le ST-MD sono dotate di gruppi di continuità di rete elettrica con autonomia di 36/48h.


            

                              Digital datalogger




La Centrale di Acquisizione, esegue il controllo che tutte la stazioni siano attive e trasmettono regolarmente i dati. Nel caso contrario invia segnalazione tramite email automatica al personale tecnico. Ricevuti i dati dalle ST-MD (frequenza di 1 minuto), provvede ad eseguire le copie di backup dei Row-data e li invia alla Centrale di Elaborazione.
                                
                    




                    Centrale di Acquisizione


La Centrale di Elaborazione elabora i dati con formule ed algoritmi statistici e scientifici procedendo come segue:
•  Verifica della completezza del range di dati ricevuti;
•  Calcolo dell’Anomalia Statistica;
•  Realizzazione dei grafici;
•  Analisi dei risultati;
•  Invio al Web Server;
•  Invio eventuale Allarme.
                   
                 

                        Centrale di Elaborazione

                       
                              Esempio di grafici di analisi                                                                                                 Esempio di grafici con anomalia


Nel momento in cui  2 o più stazioni rilevano anomalie sul trend dei dati, viene calcolato il valore dell'anomalia e la più probabile localizzazione dell'eventuale evento sismico intersecando le stazioni in allarme.
Verificata l’attendibilità dei risultati, la Centrale di Elaborazione invia l’Allarme al personale specializzato che tempestivamente valuta l’attendibilità dell’anomalia e provvede alla eventuale comunicazione alle Autorità preposte.







Il Progetto Pilota, Cenni Introduttivi

Alla luce delle informazioni fino ad ora riportate, ISRU, è intenzionata ad implementare un progetto pilota finalizzato al monitoraggio di una delle aree, attualmente in attività sismogenetica, per la sperimentazione delle apparecchiature e per l’acquisizione delle informazioni per la valutazione dello stato fisico di questi sistemi geologici.
A tal fine avrebbe individuato quale possibile area di prova la regione Calabrese.
In questo primo step  verranno realizzate tre stazioni ST-MD-02, ST-MD-03 e ST-MD-04 da impiantarsi nel territorio del Parco Nazionale del Pollino e nei punti di maggiore riferimento che verranno indicati da INGV e dalle Università di Geologia e Sismologia di L’Aquila e di Cosenza.
Le Stazioni  saranno equipaggiate con le seguenti strumentazioni a tecnologia digitale:
• Rilevatore di particelle Alfa con camera a ionizzazione;
• Stazione meteo con barometro compensato e rilevatore di temperatura;
• Sistema di acquisizione e correlazione GPS con orologio UTC;
• Sistema di archiviazione e di un sistema di trasmissioni ibrido (via radio e via cavo) che consente un trasferimento numerico ad alta dinamica dei dati.






 
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