di Sergio Guardato, Gian Paolo Donnarumma e Giovanni Iannaccone

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Sotto le coste della Campania, al largo della città di Pozzuoli che è il “cuore” dei Campi Flegrei, in uno scenario intriso di storia, bellezza e mistero, dal 2015 è presente uno dei sistemi di monitoraggio multidisciplinari dell’attività vulcanica fra i più avanzati al mondo, oggetto di enorme interesse per la comunità scientifica internazionale.

E’ MEDUSA (Multiparametric Elastic-beacon Devices and Underwater Sensors Acquisition system), la prima infrastruttura di ricerca e monitoraggio geofisico marino del vulcanismo dei Campi Flegrei, progettata e messa a punto per integrare le reti di monitoraggio geofisico su terraferma presenti nell’area. L’intero sistema (fig. 1) è gestito dalla Sezione di Napoli “Osservatorio Vesuviano” dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia).

Figura 1 – L’area marina del Golfo di Pozzuoli (Napoli) e l’ubicazione dell’infrastruttura di ricerca MEDUSA con i suoi quattro sistemi.
Figura 2 – La parte emersa di uno dei sistemi MEDUSA su cui sono alloggiati svariati sensori (ambientali, geodetici e di stato).

MEDUSA è costituita da Basic Donna Donna Giacca Giacca Naketano Naketano Basic Baller Baller Naketano quattro boe equipaggiate con strumentazione geofisica e oceanografica (fig. 2), che trasmettono dati in continuo e in tempo reale al Centro di Monitoraggio INGV di Napoli dove sono analizzati insieme a quelli provenienti delle stazioni a terra. In ciascuna boa, il sistema è costituito da un palo e da un galleggiante, posto ad alcuni metri sotto il livello del mare, che sostengono la parte emersa, ed è assicurato a una zavorra sul fondo del mare; tale configurazione rende il sistema insensibile alle variazioni del livello del mare indotte dalle maree o dal moto ondoso (fig. 3). L’elevata stabilità di questo tipo di boe le rende supporti ideali per ospitare una ricca varietà di sensoristica. Introducendo una metodologia innovativa per la geodesia marina, sono infatti utilizzati sistemi GPS per la misura, con precisione centimetrica, dei lenti movimenti del fondo marino, come il bradisismo.

Figura 3 – Una rappresentazione schematica di ciascun sistema, costituito da una boa e da un modulo sottomarino (profondità variabili del fondale da 40 a 100 metri).

Sui fondali marini, nei pressi di ciascuna delle quattro boe, è posizionato un modulo sottomarino scientifico su cui sono alloggiati numerosi sensori, tra cui un sismometro, un accelerometro, idrofoni e un sensore di pressione di alta precisione (fig. 4).

Figura 4 – Uno dei moduli sottomarini attualmente operante sui cui trovano posto sensori di varia natura (sismici, acustici, geofisici ed oceanografici).

Grazie a MEDUSA, frutto della collaborazione tra le sezioni Osservatorio Vesuviano e Roma 2 dell’INGV, sono state acquisite nuove competenze nella progettazione e nella gestione di sistemi marini, e, con la disponibilità di nuovi dati, si è sviluppato un innovativo settore di ricerca nel monitoraggio geofisico in acque costiere, nato grazie al progetto EMSO-MedIT finanziato congiuntamente dal MIUR e dall’Unione Europea.

Una delle tecniche di misura più innovative consentite dall’infrastruttura è basata sull’utilizzo di sensori di pressione di alta precisione che misurano in continuo la pressione idrostatica esercitata dalla colonna d’acqua sovrastante; se il fondale marino nei pressi del sensore si muove, sollevandosi o abbassandosi anche di pochi centimetri a causa del bradisismo, la profondità del mare in quel punto cambierà e, quindi, anche la pressione idrostatica. Si tratta di una misura piuttosto complessa poiché deve essere corretta per eliminare gli effetti dovuti alla grande variabilità delle proprietà dell’acqua del mare in zone costiere, provocata dalle variazioni climatiche, anche giornaliere.

L’analisi dei dati di pressione acquisiti in continuo per un lungo periodo ha permesso di sviluppare una nuova e originale metodologia per la rilevazione di lenti movimenti del fondo marino, di interesse anche per applicazioni nel monitoraggio di aree marine sottoposte a estrazione di idrocarburi. Infatti, l’attività di estrazione provoca una generale subsidenza, anche di varie decine di centimetri in un’area molto vasta, e la possibilità di rilevarle risulta ancora un problema insoluto per molte compagnie petrolifere, particolarmente in acque basse.

I Campi Flegrei, che includono anche alcuni quartieri della città di Napoli, rappresentano una delle aree vulcaniche a più alto rischio nel mondo a causa dell’elevata densità abitativa e per la presenza di importanti attività economiche. L’ultima eruzione è avvenuta nel 1538 e le manifestazioni più evidenti dell’attività vulcanica attuale sono le numerose fumarole, una frequente ma debole sismicità e il bradisismo, un lento e continuo movimento del suolo che interessa tutta l’area vulcanica flegrea. Questo movimento ha mostrato fino ad oggi il suo massimo in corrispondenza dell’area del centro storico di Pozzuoli, corrispondente alla parte centrale della caldera.

Negli anni 1970-72 e negli anni 1980-82, ci furono due episodi di sollevamento per un totale di più di tre metri, accompagnati da numerosissimi terremoti che, seppure di bassa energia, provocarono danni alle infrastrutture e agli edifici. A seguito di questa situazione che si è protratta per mesi, più di 20.000 persone furono trasferite da Pozzuoli in un nuovo quartiere realizzato al di fuori dell’area interessata dalle maggiori deformazioni. Dopo quegli anni e fino al 2006, l’area è stata interessata da una generale subsidenza in cui il livello del suolo si è abbassato molto lentamente. Successivamente il suolo ha ripreso a risalire con continuità, fino a un massimo di più di 50 centimetri rispetto alla quota del 2006, sempre in corrispondenza del centro storico di Pozzuoli.

Con l’infrastruttura di ricerca MEDUSA, quindi, si estende a mare, nel Golfo di Pozzuoli, il sistema di monitoraggio geofisico dei Campi Flegrei gestito dall’Osservatorio Vesuviano, per comprendere meglio l’evoluzione dell’attività vulcanica dell’area.

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