Si amplia il monitoraggio multiparametrico in Italia – INGVterremoti

L’INGV è impegnato da anni nello studio delle complesse dinamiche terrestri. L’interazione tra i processi geofisici e geochimici è considerata con sempre maggior fascino dai ricercatori, specialmente perché è differente da zona a zona. Le stazioni multiparametriche offrono un valido aiuto nell’analisi di queste interazioni variabili nello spazio e nel tempo. Esse, come suggerisce il nome, sono costituite da strumenti di misura che analizzano parametri fisici e/o chimici di tipo diverso. La scelta dei sensori dipende dalle tipologie di fenomeno che si vogliono monitorare e studiare.

Dalla fine del 2021, la sezione di Milano dell’INGV, grazie al finanziamento del Progetto INGV denominato Pianeta Dinamico, ha iniziato l’installazione di stazioni multiparametriche attorno al Lago di Garda e negli anni successivi sono state interessate altre aree alpine, la Pianura Padana, l’Appennino settentrionale e centrale.
Gli obiettivi principali dell’installazione di siti multiparametrici sono:

(i) migliorare il monitoraggio sismico, specialmente in aree con un elevato livello di rumore antropogenico, come ad esempio la Pianura Padana. Il rumore, infatti, rende più difficile il rilevamento dei terremoti a bassa magnitudo;
(ii) valutare la relazione tra la sismicità e i fluidi circolanti nella crosta terrestre di una specifica zona. Le stazioni multiparametriche rappresentano quindi una evoluzione delle stazioni sismiche classiche: esse non solo permettono l’identificazione del fenomeno sismico stesso, ma anche di tutti quegli effetti prodotti nella crosta terrestre al passaggio delle onde sismiche.

Per tutti questi motivi, la scelta dei siti si basa sulla distribuzione della sismicità e delle principali aree di sorgenti sismogenetiche. In figura 1, si nota l’intensificazione della rete sismica attorno al Lago di Garda (riquadro blu). Inoltre, si è scelto di eseguire alcune installazioni mirate in aree interessate negli ultimi anni da terremoti con magnitudo significative; è il caso della sequenza sismica del 2012 in Emilia-Romagna e della sequenza del 2016-2017 ad Amatrice-Visso-Norcia (riquadri bianchi).

Ad oggi, la sezione di Milano gestisce diverse stazioni multiparametriche, di cui 16 stazioni sono attive e forniscono dati in continuo da sensori sismici (velocimetri ed accelerometri), da sonde che registrano il livello, la temperatura e la conducibilità elettrica dell’acqua, da sensori per la concentrazione di gas radon in aria e da sensori meteo (figura 2). Queste stazioni multiparametriche rappresentano un arricchimento delle reti nazionali. Infatti, i sensori sismici contribuiscono alla Rete Sismica Nazionale, quelli in acqua alla Rete Idrogeochimica Nazionale INGV, quelli radon alla Rete IRON INGV.
Le varie stazioni ricoprono contesti tettonici differenti in modo da poter valutare eventuali comportamenti diversi dei fluidi investigati (acque di falda, gas dal suolo). La maggior parte delle sonde per acqua sono collocate in pozzi, due dei quali termali (con temperature superiori ai 20 °C). In un caso si sta monitorando una sorgente naturale presso le Terme di Recoaro (VI). Un sito di monitoraggio è dedicato alla Riserva Naturale delle Salse di Nirano (MO) ove è presente un sistema di vulcani di fango la cui attività è collegata alla tettonica del fronte appenninico modenese (figura 2F-G).

Le sonde in acqua sono installate in pozzi o in corrispondenza di sorgenti che rappresentano dei punti sulla superficie terrestre dai quali fuoriesce in modo naturale l’acqua sotterranea. Questa tipologia di monitoraggio viene effettuata per capire il comportamento di ciascun acquifero, valutandone le fasi di ricarica ed esaurimento in relazione ai periodi con precipitazioni e identificando la presenza di un’eventuale stagionalità nell’oscillazione del livello di falda, della temperatura e conducibilità elettrica dell’acqua. Sfruttando la frequenza di acquisizione di un dato al minuto, è più facilmente determinabile la risposta della falda a un singolo evento piovoso (figura 3; e.g., Ferrari et al., 2024). Inoltre, viene anche studiata l’influenza dei pompaggi antropici sulla capacità di ripristino della falda.

I dati raccolti hanno un elevato potenziale anche nella individuazione degli effetti dei cambiamenti climatici sulle risorse idriche. Infatti, il monitoraggio in continuo e a lungo termine consente di determinare il grado di resistenza della falda acquifera ai periodi di siccità prolungata o di precipitazioni intense. In questo senso, possono essere sviluppati dei modelli per prevedere il comportamento degli acquiferi nel futuro. I modelli, a loro volta, possono essere un valido supporto nella valutazione delle risorse idriche locali da parte delle amministrazioni, per una gestione e uno sfruttamento più consapevoli.
Allo studio di base degli acquiferi è affiancata l’identificazione delle variazioni anomale nei parametri registrati possibilmente legate alla sismicità della zona investigata. Le onde sismiche, infatti, al loro passaggio, sono capaci di produrre delle deformazioni della crosta terrestre, modificando perciò le pressioni di poro di un acquifero e di conseguenza i livelli di falda. In occasione di un terremoto, all’interno di un acquifero possono verificarsi dei fenomeni, come la consolidazione, la liquefazione, l’alterazione della permeabilità e in alcuni casi, le acque provenienti da acquiferi diversi possono miscelarsi (e.g., Wang and Manga, 2021). Tutti questi processi causano, oltre che dei cambiamenti nella piezometrica, anche delle alterazioni negli altri parametri fisici e chimici.
Il monitoraggio costante dei parametri relativi ai fluidi e combinato con quello sismico consente di studiare anche tutte quelle variazioni che possono verificarsi precedentemente a un terremoto.

Le stazioni multiparametriche utilizzano il database MUDA (Massa et al., 2024) per l’archiviazione dei dati e la loro visualizzazione in near real-time. Su questo database è stato pubblicato un articolo specifico.

A cura di Elisa Ferrari (INGV-MI), Marco Massa (INGV-MI), Andrea Luca Rizzo (Università Milano Bicocca, DISAT), Sara Lovati (INGV-MI), Anna Figlioli (INGV-MI), Pellegrino Moretti (INGV-MI), Claudio Ventura Bordenca (INGV-MI), Fabio Varchetta (INGV-MI), Federica Di Michele (INGV-MI), Ezio D’Alema (INGV-MI), Rodolfo Puglia (INGV-MI), Nicolò Carra (INGV-MI), Antonio Piersanti (INGV-Roma1), Gianfranco Galli (INGV-Roma1), Valentina Cannelli (INGV-Roma1), Lucia Luzi (INGV-MI), Francesca Pacor (INGV-MI).

Nota
Su questa infrastruttura è stato pubblicato un articolo nel 2021 “La rete del lago di Garda: una nuova infrastruttura dell’INGV per il monitoraggio multiparametrico”.

Bibliografia
Ferrari E., Massa M., Lovati S., Di Michele F., Rizzo A.L. (2024) – Multiparametric stations for real-time monitoring and long-term assessment of natural hazards. Frontiers in Earth Science, https://doi.org/10.3389/feart.2024.1412900

Massa M., Rizzo A.L., Scafidi D., Ferrari E., Lovati S., Luzi L. and the MUDA working group (2024) – MUDA: dynamic geophysical and geochemical MUltiparametric Database. Earth System Science Data, https://doi.org/10.5194/essd-2024-185

Wang C.-Y., Manga M. (2021) – Water and Earthquakes. Lecture Notes in Earth System Sciences, Springer Cham, 387 pp., https://doi.org/10.1007/978-3-030-64308-9

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