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Prime interpretazioni dall’interferogramma differenziale ottenuto da dati radar del satellite europeo Sentinel-1

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – Gruppo di lavoro SAR del Centro Nazionale Terremoti – ha ricostruito, in dettaglio, l’andamento dei movimenti del suolo per ottenere informazioni importanti ai fini della valutazione della sequenza sismica successiva all’evento del 30 ottobre scorso (di magnitudo 6.5) che ha colpito le province di Macerata e Perugia. L’attività, coordinata dal Dipartimento della Protezione Civile (DPC), viene svolta dall’INGV e dall’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IREA di Napoli), centri di competenza nei settori dell’elaborazione dei dati radar satellitari e della sismologia, con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

Di seguito, due immagini realizzate dall’INGV grazie all’uso dei dati radar acquisiti dai satelliti della costellazione Sentinel-1 del Programma Europeo Copernicus, sfruttando la tecnica dell’Interferometria SAR Differenziale.

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Interferogramma differenziale ottenuto da dati radar del satellite europeo Sentinel-1: ogni frangia di colore rappresenta un abbassamento del terreno di circa 3 cm superiore alle frange adiacenti. L’ellissi (di colore nero) indica la zona in cui si sono verificati i maggiori movimenti del terreno, più stretta a nord e più larga a sud, estesa in lunghezza per circa 40 km e in larghezza per circa 15 km. I simboli in giallo indicano il verso del movimento del terreno: + sollevamento e – abbassamento.

Nella prima figura (qui sopra) è mostrato l’interferogramma differenziale ottenuto da dati radar del satellite europeo Sentinel-1: ogni frangia di colore rappresenta un abbassamento del terreno di circa 3 cm superiore alle frange adiacenti. L’ellissi (di colore nero) indica la zona in cui si sono verificati i maggiori movimenti del terreno, più stretta a nord e più larga a sud, estesa in lunghezza per circa 40 km e in larghezza per circa 15 km. I simboli in giallo indicano il verso del movimento del terreno: + sollevamento e – abbassamento. Verso l’interno dell’ellisse il ribassamento del terreno aumenta fino a raggiungere, in prossimità del paese di Castelluccio di Norcia, circa 70 cm sulla verticale. Fuori dall’ellisse, a est e a ovest, il terreno è stato sollevato di alcuni centimetri. La linea verde rappresenta l’andamento approssimativo del sistema di faglie che ha originato i vari terremoti della sequenza. La punta dei triangoli lungo la linea verde indica il lato in cui i blocchi di crosta terrestre sono ribassati lungo le superfici di faglia. Le stelle verdi mostrano, invece, i tre eventi maggiori della sequenza (24 agosto, M 6.o; 26 ottobre, M 5.9; 30 ottobre, M 6.5).

Le frange di colore mostrano un movimento del terreno complesso e che evidenzia due distinti fenomeni: la dislocazione sismica, ovvero lo scorrimento degli opposti blocchi di crosta terrestre lungo le superfici di faglia profonde che hanno causato i tre terremoti principali, e i movimenti molto superficiali e localizzati come scarpate di faglia, riattivazioni di frane e sprofondamenti carsici. Alla rottura direttamente legata al sisma (la dislocazione sulla faglia) è imputabile l’andamento concentrico generale delle frange colorate. Mentre le interruzioni, gli addensamenti o le piegature ad angolo acuto delle frange sono dovute a movimenti di rottura più superficiali. Questo è il contributo che i terremoti, ripetendosi nel tempo, forniscono alla costruzione dei paesaggi appenninici.

Utilizzando questi e altri dati è possibile ricostruire nel dettaglio la posizione e le caratteristiche delle faglie profonde e ottenere, quindi, informazioni molto importanti per la valutazione della sequenza sismica.

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Interferogramma differenziale ottenuto da dati radar del satellite europeo Sentinel-1 su cui sono stati sovrapposti i 2 piani di faglia attivati con il terremoto di Amatrice del 24 agosto scorso (in grigio) ed una possibile ricostruzione (non un modello) del piano di faglia su cui sono probabilmente avvenuti gli eventi del 26 e del 30 ottobre (in rosa).

La seconda figura (in alto) mostra in grigio i 2 piani di faglia attivati con il terremoto di Amatrice del 24 agosto scorso e in rosa, una possibile ricostruzione (non un modello) del piano di faglia su cui sono probabilmente avvenuti gli eventi del 26 e del 30 ottobre.

a cura del Gruppo di lavoro SAR, INGV – Centro Nazionale Terremoti


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SPECIALE Cinque anni dal terremoto dell’Aquila

Sono passati cinque anni dal terremoto del 6 aprile 2009. Come sempre, il nostro pensiero va anzitutto a coloro che con il terremoto hanno perso i loro cari e le loro case. Come ricercatori, abbiamo continuato gli studi della regione aquilana e delle aree limitrofe, con l’obiettivo di comprendere sempre meglio i meccanismi alla base dei terremoti e definire la pericolosità dell’area. I nostri studi, anche quelli che non sembrano avere ricadute immediate sulla riduzione del rischio sismico, contribuiscono a costruire, passo dopo passo, una maggiore conoscenza della Terra e dei processi deformativi che portano ai terremoti e ad aumentare la consapevolezza del fenomeno terremoto. In quest’ottica il 21 giugno 2013 è stata inaugurata la nuova sede INGV a L’Aquila e sono stati presentati i primi risultati del Progetto FIRB Abruzzo, frutto di un Accordo di Programma tra il Miur, la Regione Abruzzo e l’INGV.

In questo contributo riassumiamo alcune delle ricerche in corso, concentrandoci sugli aspetti della sismicità di questi anni, dell’identificazione, in superficie e in profondità, delle faglie attive e della risposta della geologia locale allo scuotimento sismico.

Analisi della sismicità

Nella figura sotto mostriamo la distribuzione spazio-temporale della sismicità nell’area aquilana dal 1 gennaio 2008 al 31 marzo 2014 (eventi di magnitudo ML maggiore o uguale a 2.0).

La sismicità nell'area aquilana dal 1 gennaio   2008 al 31 marzo 2014 (eventi di magnitudo ML maggiore o uguale a 2.0).  Questa animazione avanza mese per mese e mostra contemporaneamente tre mesi di sismicità e avanzano mese x mese.  La prima è più veloce (30 sec) la seconda è più lenta (1 m).

La sismicità nell’area aquilana dal 1 gennaio 2008 al 31 marzo 2014 (eventi di magnitudo ML maggiore o uguale a 2.0). Questa animazione avanza mese per mese e mostra contemporaneamente tre mesi di sismicità. Fonte dati: iside.rm.ingv.it

Tra gennaio e dicembre 2009 le nostre reti sismiche hanno registrato alcune decine di migliaia di terremoti nell’aquilano e grazie al catalogo di localizzazioni ad alta precisione è stata ricostruita con estremo dettaglio la geometria del sistema di faglie che si è attivato durante la sequenza sismica.

Tale catalogo, composto da più di 64 mila eventi sismici registrati nel 2009 da circa 70 stazioni sismiche è il più completo mai ottenuto per un terremoto di magnitudo moderata (i.e., M6) su faglie normali. Il catalogo è stato infatti ottenuto utilizzando procedure innovative di analisi automatica delle forme d’onda registrate per l’individuazione dei tempi di arrivo delle onde P ed S e per la localizzazione automatica ad alta precisione, con errori di localizzazione degli eventi estremamente piccoli, inferiori ai 50-100 m.

La mappa e le 20 sezioni verticali mostrano la distribuzione degli eventi sismici avvenuti nella zona aquilana prima dell'evento del 6 Aprile (foreshocks; pallini rossi in mappa) e dopo l'evento del 6 Aprile (aftershocks; pallini neri in mappa). Le stelle con diversi colori indicano gli eventi più forti della sequenza per i quali sono stati riportati anche i meccanismi focali. Inoltre, in mappa riportiamo le tracce delle porzioni della faglia che hanno prodotto rotture in superficie osservabili sul terreno (linee gialle), e le tracce delle 20 sezioni riportate nello slideshow (linee nere). Nelle 20 sezioni i simboli utilizzati sono uguali a quelli utilizzati nella mappa.

La mappa e le 20 sezioni verticali mostrano la distribuzione degli eventi sismici avvenuti nella zona aquilana prima dell’evento del 6 Aprile (foreshocks; pallini rossi) e dopo l’evento del 6 Aprile (aftershocks; pallini neri). Le stelle con diversi colori indicano gli eventi più forti della sequenza per i quali sono stati riportati anche i meccanismi focali. Inoltre, sono riportate le tracce delle porzioni di faglia che hanno prodotto rotture in superficie osservabili sul terreno (linee gialle). Le 20 sezioni lungo le linee nere numerate sono riportate di seguito, Valoroso et al., 2013.

Secondo questo studio, il sistema di faglie attivato è composto da due segmenti di faglia principali immergenti verso sudovest: la faglia dell’Aquila (o Paganica) a sud e la faglia di Campotosto a nord. Inoltre, nella fase finale della sequenza sismica si è attivato un cluster di sismicità, cioè una concentrazione di terremoti di bassa magnitudo nel settore nord del sistema di faglie, vicino a Cittareale. La lunghezza complessiva del sistema di faglie attivato, che si estende in direzione nordovest-sudest lungo gli Appennini, è di circa 50 km.

Le 4 sezioni verticali che seguono (1-4, in rosso nella mappa sopra) mostrano la distribuzione degli eventi sismici avvenuti nella zona aquilana lungo la porzione meridionale della faglia dell’Aquila. Leggi il resto di questa voce

Terremoto in Lunigiana: modello preliminare di faglia da dati satellitari

Subito dopo l’evento del 21 giugno il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) ha attivato i centri di competenza ASI, INGV e IREA-CNR per la misura, tramite i satelliti italiani COSMO-SkyMed, delle deformazioni del suolo causate dal terremoto, al fine di descrivere la sorgente sismica. All’INGV è stata chiesta l’attivazione dell’infrastruttura SIGRIS sviluppata in un progetto ASI e INGV, attualmente gestita da ricercatori del Centro Nazionale Terremoti INGV.  SIGRIS comprende procedure, algoritmi ed operatori in grado di generare e validare prodotti geofisici ad alto contenuto scientifico, basati su dati da satellite, secondo standard già concordati con il DPC per la gestione delle emergenze sismiche.

L’INGV ha preliminarmente verificato l’esistenza, per l’area epicentrale, di immagini radar COSMO-SkyMed di archivio precedenti il sisma, indispensabili per eseguire le misure dei movimenti del suolo generati dal terremoto (spostamento del suolo cosismico). E’ stata quindi richiesta ad ASI l’acquisizione di immagini post-evento, che ASI ha pianificato, acquisito e consegnato in tempi rapidissimi.  L’INGV ha quindi generato le mappe di deformazione del suolo con la tecnica denominata Interferometria SAR Differenziale o DInSAR (1).  Bisogna sottolineare che attualmente il sistema di satelliti italiani COSMO-SkyMed è, a livello mondiale, quello che garantisce la maggiore rapidità di intervento per la misura delle deformazioni crostali dovute ad un terremoto.

La deformazione del suolo
Nella figura 1 è mostrato l’interferogramma SAR (2) ottenuto da due immagini COSMO-SkyMed acquisite ad 1 giorno di distanza a cavallo del terremoto: alle 5 di mattina del 21/6 e alla stessa ora del 22/6.

Figura 1. Frange di colore dell'interferogramma che descrive lo spostamento conseguente al terremoto del 21 giugno

Figura 1. Frange di colore dell’interferogramma che descrive lo spostamento conseguente al terremoto del 21 giugno

Sommando le frange della figura 1, si ottiene lo spostamento totale del suolo, espresso Leggi il resto di questa voce

SPECIALE Quattro anni dal terremoto dell’Aquila

AquilaIn occasione del quarto anniversario del terremoto del 2009, i ricercatori dell’INGV tornano a esprimere la loro vicinanza alla città dell’Aquila e agli aquilani.
In questi quattro anni le nostre ricerche sono proseguite, per capire i dettagli dei processi fisici all’origine dei terremoti e per contribuire alla definizione di iniziative e politiche volte alla mitigazione del rischio sismico. In quest’ottica abbiamo aperto una sede dell’istituto nel centro storico dell’Aquila, anche come riferimento e informazione per le autorità e la cittadinanza.
Le nostre analisi e i nostri studi  hanno evidenziato alcuni aspetti importanti della sismogenesi, come il ruolo giocato dai fluidi nella crosta terrestre nella generazione dei terremoti e i meccanismi di propagazione e focalizzazione delle onde che causano lo scuotimento del terreno e quindi il danneggiamento, o il crollo, degli edifici soprastanti.

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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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