Il monitoraggio dei processi geologici tramite interferometria satellitare

OPINIONI – I satelliti con radar ad apertura sintetica (SAR) emettono un impulso alla frequenza delle micronde verso la Terra ne ricevono la sua riflessione. Operando in questa lunghezza d’onda il sensore può acquisire ‘immagini’ della Terra anche in condizioni di cielo coperto o di notte.

A partire dagli anni ’90 con il satellite europeo ERS, negli anni sono stati lanciati diversi satelliti SAR, è interessante sapere che l’Italia possiede un gruppo di 4 satellite SAR (Cosmo-SkyMed) ad alta risoluzione spaziale e possibilità di acquisire immagini ogni 4 giorni.

Ci sono varie applicazioni che sfruttano i dati dei satelliti SAR: all’agricoltura, al monitoraggio delle dispersioni di inquinanti in mare, alla mappatura delle aree inondate (es. Tanaro 2009) alla applicazioni per il monitoraggio di processi geologici come terremoti, subsidenze o frane.

In particolare la tecnica dell’interferometria radar (InSAR) consiste nel confrontare immagini radar di periodi diversi per ottenere, tramite elaborazioni ed algoritmi, informazioni sulle deformazioni del suolo che hanno avuto le prime applicazioni per lo studio dei terremoti (esempio L’Aquila).

Un’elaborazione delle immagini più complessa (le tecniche persistentscatterers PSI) permette di rilevare movimenti lenti (da pochi mm a qualche cm /anno) che sono tipici di alcune frana e fenomeni di subisidenza (abbassamenti del livello del topografico).

Fra i vantaggi principali dei dati interferometrici c’è la possibilità coprire vaste porzioni di territorio e quello di rilevare zone o processi difficilmente monitorabili con altri strumenti su terreno. Ora vaste porzioni di territorio sono coperte dal dati dei satelliti e radar ci sono centinaia di pubblicazioni sulle applicazioni e casi di studio in tutto il mondo. L’Italia è interamente coperta dai dati derivanti dai satelliti ERS e ENVISAT e si possono consultare sul portale cartografico del ministero dell’ambiente .

Un po’ più in dettaglio vediamo alcune applicazioni nel campo delle frane e delle subsidenze:

> I processi di subsidenza possono essere legati a cause naturali o antropiche in particolare all’estrazione di fluidi dal sottosuolo (acqua o idrocarburi). In alcune aree la deformazione del suolo può essere tale causare problemi a strutture antropiche. Nel mondo ci sono numerosi casi di subsidenze antropiche da Las Vegas a Città del Messico fino a Venezia o Bologna. In un caso da me studiato Il dato SAR ad esempio ha permesso di scoprire l’entità della subsidenza causata dal forte abbassamento dei livelli delle falde acquifere nel bacini di Lorca in Spagna. Qui si sono avuti abbassamenti del terreni fino a 2 metri in 20 anni collegati ad un abbassamento del livello delle falde di oltre 200 m! (Bonì etl al., 2015), indice di una cattiva gestione delle risorsa idrica. Nella nostra provincia nono sono presenti rilevanti fenomeni di subsidenza, tuttavia come nota di interesse il dato SAR ha permesso di rilevare anche le lievi oscillazioni del suolo legate al livello piezometrico. In particolare nella zona di Pontecurone ( Fig. 1 e Fig. 2) dove le variazioni stagionali del livello di falda di pochi metri sono corrisposte a oscillazioni del terreno di alcuni millimetri.

> Anche le frane con movimenti lenti possono essere monitorate per mezzo delle tecniche di Interfereometria satellitare, queste frane pur non essendo un pericolo per per la sicurezza delle persone sono cause di lesioni ad edifici e rete viabile con relativi danni economici per i continui interventi di manutenzione.. Come per le subsidenze ci sono moltissimi esempi di frane mappate o monitorare anche grazie ai dati InSAR. Nella nostra provincia il caso più interessante è la frana di Montaldo di Cosola nel comune di Cabella Ligure in Val Borbera). La frana è già stata oggetto di studi in diversi articoli (Lollino et al, 2006; Meisina et al.2008). Il centro abitato è interessato da lla parte attiva della frana con movimenti fino a 15 mm/anno (Fig. 3), misure validate anche da strumenti a terra. I movimenti hanno anche causato lesioni a vari edifici (Fig 4).

Questi sono due piccoli esempi, I continui progressi dei sensori e delle tecniche di elaborazioni permetteranno di migliorare ancora di più questo strumento ed ampliare le conoscenze su processi e potenziali rischi idrogeologici, utili nella pianificazione territoriale.

Fig. 1: mappa dei movimenti registrati nelle zona di Pontecurone dal satellite Radarsat nel periodo 2003-2010 (Fonte Notti et al., 2105)

Fig. 2: Pontecurone le oscillazioni delle falda (linea blu) sono corrispondono anche a piccole oscillazioni del terreno

Fig 3: Movimento registrati nell’abitato di centro abitato di Montaldo di Cosola (Meisina et al., 2008)

Fig. 4: Una lesione ad un edifico monitorata con estensimetro a Montaldo di Cosola

Bibliografia

Bonì, R., Herrera, G., Meisina, C., Notti, D., Béjar-Pizarro, M., Zucca, F., González, P.J., Palano, M., Tomás, R., Fernández, J. and Fernández-Merodo, J.A., 2015. Twenty-year advanced DInSAR analysis of severe land subsidence: The Alto Guadalentín Basin (Spain) case study. Engineering Geology, 198, pp.40-52.

Notti, D., Calò, F., Cigna, F., Manunta, M., Herrera, G., Berti, M. & Zucca, F. (2015). A User-Oriented Methodology for DInSAR Time Series Analysis and Interpretation: Landslides and Subsidence Case Studies. Pure and Applied Geophysics,172(11), 3081-3105.

Meisina, C., Zucca, F., Notti, D., Colombo, A., Cucchi, A., Savio, G., Giannico, C. and Bianchi, M., 2008. Geological interpretation of PSInSAR data at regional scale. Sensors, 8(11), pp.7469-7492.

Lollino, G., Arattano, M., Allasia, P. and Giordan, D., 2006. Time response of a landslide to meteorological events. Natural Hazards and Earth System Science, 6(2), pp.179-184.