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Terremoto in Pianura Padana Emiliana: spostamento del suolo dovuto al terremoto del 29/05/2012, visto dal satellite italiano COSMO-SkyMed

Continua la collaborazione tra ASI (Agenzia Spaziale Italiana), CNR-IREA (Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente) e INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) per dare supporto al  Dipartimento della Protezione Civile durante l’emergenza post terremoto dell’Emilia Romagna, attraverso l’analisi di immagini radar della costellazione italiana COSMO-SkyMed.

Grazie alle immagini radar acquisite è stato possibile misurare la deformazione del suolo dell’area colpita dal sisma del 29 Maggio 2012.

La tecnica utilizzata per effettuare tali tipi di misure è quella già nota agli esperti come interferometria differenziale DInSAR, e già utilizzata per effettuare le misure di spostamenti in molti altri terremoti, oltre a quello che ha colpito la stessa zona dell’Emilia il 20 Maggio scorso.

Figure 1: Interferogramma SAR relativo alle date del 27 maggio e 4 giugno 2012. L’interferogramma SAR è una rappresentazione delle deformazioni del suolo avvenute tra le date delle due immagini. Può essere letto come una mappa dei movimenti del suolo, proiettati secondo la direzione di vista del satellite, in termini di cicli di colore. Ogni ciclo (o frangia) indica una deformazione del suolo tra le due date di 1.5 cm (nel caso di COSMO-SkyMed). La successione dei colori (ad es. blu-rosso-giallo) in ognuna delle frange indica il verso del movimento del suolo. Per ottenere il massimo spostamento del suolo occorso tra le due date nell’area, le frange con lo stesso verso del ciclo di colore vanno sommate.

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Terremoto in Pianura Padana Emiliana: meccanismi focali e magnitudo

Per i terremoti più rilevanti della sequenza sono stati calcolati il meccanismo focale e la magnitudo momento (Mw) con la tecnica del TDMT. La figura mostra soluzioni coerenti lungo tutta la struttura: i terremoti sono avvenuti su piani di faglia orientati all’incirca Est-Ovest e con movimento compressivo in senso Nord-Sud.

Per il terremoto del 3 giugno alle 21:20 (Ml 5.1) è stata calcolata una Mw pari a 4.76 e un meccanismo compressivo analogo a quello dei terremoti precedenti. L’evento del 3 giugno è avvenuto nel settore occidentale della struttura, nella parte che si era attivata con il terremoto del 29 maggio (Ml 5.8).

Meccanismi focali e magnitudo momento (Mw) dei terremoti principali della sequenza (Ml4.5). Le stelle gialle indicano gli epicentri dei terremoti, i cerchi bianchi e rossi i meccanismi focali. La posizione periferica dei settori bianchi indica che ci si trova davanti a meccanismi con compressione orizzontale orientata in direzione circa Nord-Sud.

Terremoto Pianura Padana Emiliana: spostamento cosismico misurato con il GPS in Emilia

La deformazione permanente della crosta terrestre causata dal sisma del 20 maggio 2012 è stata osservata da una rete composita di stazioni GPS permanenti installate in Emilia e nel territorio italiano. Gli spostamenti registrati in ciascuna stazione sono stati ricavati da 3 analisi indipendenti (Bernese, Gamit e Gipsy) con strategie di analisi e modelli alquanto diversi. Gli spostamenti sono stati calcolati separatamente per ciascuna analisi a partire dalle posizioni giornaliere precise (15 giorni prima dell’evento e 1 giorno dopo) e poi combinate in un’unica soluzione utilizzando la matrice di covarianza completa. Gli spostamenti massimi si sono registrati nelle stazioni di Finale Emilia (MO05 oriz.= 30mm, vert = 73mm), S. Giovanni in Persiceto (SGIP oriz = 21mm, vert = 4mm) e a Sermide (SERM oriz = 15 mm, vert = -4 mm), quell. La ripetibilità tra le tre soluzioni è dell’ordine di 2mm, (WRMS weighted root mean squared delle differenze 3-D) con uno scostamento massimo di 4 mm nella stazione di CONC.

Lo studio della sorgente che ha causato tali spostamenti è tuttora in corso all’INGV.

Fig. 1 Spostamenti cosismici orizzontali del 20 maggio registrati dalle stazioni GPS permanenti in Emilia. Sono stati ottenuti dalla combinazione di tre analisi indipendenti (Bernese, Gamit, Gipsy).

Fig. 2 Spostamenti cosismici verticali del 20 maggio registrati dalle stazioni GPS permanenti in Emilia. Sono stati ottenuti dalla combinazione di tre analisi indipendenti (Bernese, Gamit, Gipsy).

Dati GPS forniti da:

INGV-RING (Rete Integrata Nazionale GPS); Leica SmartNet ItalPoS; So.G.E.R. (Società Geometri Emilia Romagna); ASI-GeoDAF (Geodetic Data Archiving Facility); EUREF Permanent Network; Rete GPS Veneto; IREALP GPS Lombardia; TPOS (Trentino Positioning Service); TOPCON-NetGEO Rete Nazionale GPS+GLONASS;.Università di Bologna; Università di Siena; dott. N. Perfetti (Geotop).

Terremoto in Pianura Padana Emiliana del 20 maggio: spostamenti cosismici del suolo ottenuti dal GPS ad alta frequenza

In Italia esistono numerose stazioni GPS permanenti, distribuite su tutto il territorio, che registrano con frequenze di campionamento pari ad 1 secondo e che trasmettono dati in tempo reale. Tale campionamento permette di utilizzare in tempi rapidi il dato geodetico come se fosse un dato sismico. Infatti, tecniche di analisi in modalità cinematica del dato GPS ad alta frequenza permettono, in caso di evento sismico in prossimità della stazione, di ottenere una serie temporale che mostra il passaggio delle onde sismiche.

In un raggio di 90 km dall’epicentro del terremoto in Pianura Padana-Emiliana, 13 stazioni GPS appartenenti a varie reti permanenti, hanno registrato la scossa principale del 20/5/2012 (Ml=5.9) con un campionamento di 1s. Il dato GPS è stato analizzato in modalità cinematica usando il software Gipsy-Oasis II (http://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov) e le informazioni sulle orbite rapide e sugli orologi dei satelliti GPS forniti dal NASA-JPL (Jet Propulsion Laboratory).

Le stazioni mostrate appartengono alle reti permanenti GPS della RING (SBPO e MODE http://ring.gm.ingv.it), della Leica Geosystems S.p.A. (BOLO, FAEZ, FERA, FIRE, FOZA, IMOL, REBO e SERM, http://www.italpos.it), Topcon (LEGN, http://www.geotop.it/ ), N. Cenni (MO05, Università di Bologna), e Euref (MOPS, http://www.epncb.oma.be). Nei vari grafici è mostrato lo spostamento in direzione N-S (rosso) e quello in direzione E-W (verde) nei secondi successivi alla scossa principale (barra blu verticale).

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Terremoto in Pianura Padana Emiliana: i satelliti aiutano a capire come si è deformata la superficie terrestre a causa del terremoto

I dati rilevati dai satelliti radar di COSMO-SkyMed dell’Asi hanno mostrato la deformazione della superficie, permettendo ai ricercatori di Cnr-Irea e Ingv di fare le prime valutazioni sulla zona colpita dal terremoto del 20 maggio alle ore 04:03.

Nell’emergenza post terremoto dell’Emilia Romagna il Dipartimento della Protezione Civile, fin dalle primissime ore dopo il sisma, ha coinvolto l’ASI (Agenzia Spaziale Italiana), il CNR-IREA (Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente) e l’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), per la programmazione di nuove acquisizioni radar dai satelliti della costellazione COSMO-SkyMed al fine di disporre, in tempi molto rapidi, di informazioni circa la deformazione crostale connessa alle scosse sismiche di maggiore energia: tipo di deformazione, entità ed estensione del territorio interessato.

Interferogramma, una mappa di deformazione espressa in termini di cicli di colore. Ogni ciclo, o frangia, è rappresentativo di circa 1.5 cm di sollevamento della superficie terrestre. L’area con fasce di colore (frange) concentriche nell’interferogramma indica un sollevamento del suolo dovuto alla rottura della faglia sismica al di sotto di 1-2 km di profondità.

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