Titolo del progetto:

Analisi di fenomeni franosi tramite interferometria radar: il sistema satellitare Sentinel 1

Premessa e Base di partenza Scientifica

Negli ultimi 20 anni l'interferometria radar ha rivoluzionata la misura degli spostamenti superficiali della

crosta terrestre. Le capacità della tecnica permettono la misura di tassi di deformazione compresi tra

mm e cm / anno in funzione della lunghezza d’onda impiegata dal satellite e della frequenza di

acquisizione. Nel caso dei movimenti di versante, la presenza di vegetazione e le velocità di movimento

talvolta elevate sono i due fattori che producono più frequentemente decorrelazione tra le successive

immagini radar. Fin dai tardi anni ’90, differenti strategie di elaborazione avanzata dei dati sono state

sviluppate al fine di ridurre i limiti derivanti dai problemi di decorrelazione. Le due strategie più

comunemente adottate sono quelle conosciute come “Persistent Scatterer” o PS-InSAR (Ferretti et al.,

2001) e come “Small Baseline strategies” o SBAS (Berardino et al., 2002; Schmidt and Burgmann,

2003). Entrambe le tecniche sono implementate nel codice aperto StaMPS (Stanford Method of

Persistent scatterers, Hooper et al., 2007).

Il recente lancio di nuovi satelliti, in particolare la serie Sentinel 1 da parte di ESA, introduce

significative novità potenzialmente traducibili in un aumento dei massimi tassi di deformazione

misurabili. Più in particolare, l’elevata frequenza di acquisizione (4-12 giorni) permetterà anche di

misurare spostamenti relativamente rapidi (fino a decine di cm / anno) e, soprattutto, di rilevare trend

non lineari caratterizzati da frequenze stagionali o superiori che tipicamente interessano i fenomeni

franosi di dimensioni medio-elevate soggetti a periodiche riattivazioni (Handwerger et al., 2013; Simoni

et al., 2013).

Articolazione, tempi di realizzazione del progetto e Piano di attività dell’assegnista.

Il lavoro svolto dall’assegnista si inserisce in un contesto di ricerca piuttosto articolato portato avanti su

base pluriennale dal Gruppo di Geologia Applicata del BiGeA. In tale contesto, l’assegnista dovrà

confrontare i risultati ottenuti tramite le tecniche InSAR con i risultati che derivano dal monitoraggio di

fenomeni franosi nell’Appennino bolognese e modenese.

Durante il primo anno di attività, si prevede che l’assegnista svolge le seguenti attività:

- mesi 0-6:

o installazione di riflettori angolari (corner reflector) su due casi di studio attivamente

monitorati (Camugnano e Silla);

o sviluppo di un sistema efficace per elaborare dati derivanti dai satelliti Sentinel 1A e

Sentinel 1B: i programmi e routine di StaMPS, DORIS e GMTSAR saranno testati ed

eventualmente adattati all'elaborazione di dati Sentinel.

- mesi 7-12:

o esecuzione di esperimenti per verificare l’utilità marginale dei riflettori angolari;

o confronto risultati InSAR con sistemi di monitoraggio tradizionali automatici

(estensimetri a filo, GPS) e sistemi di controllo gestiti dalle autorità territoriali

(inclinometri, stazioni totali).

Un caso studio che riceverà notevole attenzione è quello di Camugnano nell'Appennino Bolognese, in

quanto il segnale InSAR risulta già molto chiaro con le immagini registrate dai satelliti Envisat e Cosmo

Skymed. Con le immagini Sentinel ad elevata frequenza, dovrebbe essere teoricamente possibile rilevare

le fasi di accelerazione / decelerazione prodotte dalla forzante climatica.

Gli sviluppi futuri (eventuali anni seguenti), prevedono l’analisi su scala regionale delle risposte

deformative alle piogge stagionali ed a eventi di precipitazioni singoli.

Bibliografia

P. Berardino, G. Fornaro, R. Lanari, and E. Sansosti, (2002) “A new algorithm for surface deformation

monitoring based on small baseline differential sar interferograms,” Ieee Transactions On Geoscience

and Remote Sensing, vol. 40, no. 11, pp. 560 2375–2383, Nov. 2002.

A. Ferretti, C. Prati, and F. Rocca, (2001) “Permanent scatterers in sar interferometry,” Ieee

Transactions On Geoscience and Remote Sensing, vol. 39, no. 1, pp. 8–20, Jan. 2001.

A. L. Handwerger, J. J. Roering, Schmidt D. A., (2013) “Controls on the seasonal deformation of slow-

moving landslides”, Earth and Planetary Science Letters 377-378 (2013), 239-247.

A. Hooper, P. Segall, and H. Zebker, (2007) “Persistent scatterer interferometric synthetic aperture

radar for crustal deformation analysis, with application to volcan alcedo, galapagos,” Journal of

Geophysical Research-solid Earth, vol. 112, no. B7, p.547 B07407, Jul. 2007.

D. A. Schmidt and R. Burgmann, “Time-dependent land uplift and subsidence in the santa clara valley,

california, from a large interferometric synthetic aperture radar data set,” J. Geophys. Res., vol. 108, no.

B9, pp. 1–13, 2003.

A. Simoni, A. Ponza, V. Picotti, M. Berti, and E. Dinelli, (2013) “Earthflow sediment production and

holocene sediment record in a large apennine catchment,” Geomorphology, vol. 188, no. 1, pp. 42–53.

ALLEGATO G1 RICHIESTA DI FINANZIAMENTO DI NUOVO ASSEGNO GEO

SCHEDA DATI INTEGRATIVI (A.A. 2016) 1. TITOLO DEL PROGETTO DI RICERCA: Analisi di fenomeni franosi tramite

interferometria radar: il sistema satellitare Sentinel 1

2. PUBBLICAZIONI DEL TUTOR 2011-2015

TITOLO  AUTORI  RIVISTA  ANNO  VRA 

1. Uncertainty of debris flow mobility 

relationships and its influence on the prediction of inundated areas 

Simoni A., Mammoliti M.,

Berti M.

GEOMORPHOLOGY 2011 B

2. Observation and analysis of near‐surface pore‐pressure 

measurements in clay‐shales slopes 

Berti M., Simoni A.

HYDROLOGICAL PROCESSES

2012 A

3. Lithologic and glacially 

conditioned controls on 

regional debris‐flow sediment 

dynamics 

Brardinoni F., Church M., Simoni A., Macconi P.

GEOLOGY 2012 A

4. Earthflow sediment 

production and Holocene 

sediment record in a largeApennine 

catchment 

Simoni A., Ponza A., Picotti V.,

Berti M., Dinelli E.

GEOMORPHOLOGY 2013 A

5. Slope stability and groundwater flow system in the area 

of Lizzano in Belvedere (Northern 

Apennines, Italy) 

Piccinini, L., Berti, M.,

Simoni, A., Bernardi A.R., Ghirotti, M., Gargini, A.

ENGINEERING GEOLOGY

2014 A

6.   7.   8.  

NB: pubblicazioni 2011-2015 (massimo 8) classificate secondo la VRA (per i lavori non classificati VRA la classificazione deve essere effettuata dal proponente sulla base dei criteri impiegati per la “fotografia dipartimentale” , se non indicati, i parametri VRA verranno calcolati dalla CR) e delle tre pubblicazioni a più alto IF, scelte dal proponente.

3. TRE MIGLIORI PUBBLICAZIONI SCELTE DAL PROPONENTE:

TITOLO  AUTORI  RIVISTA  ANNO  IF 

Uncertainty of debris flow mobility 

relationships and its influence on the prediction of inundated areas 

Simoni A., Mammoliti M., 

Berti M. 

GEOMORPHOLOGY  2011  2.785 

Earthflow sediment 

production and Holocene 

sediment record in a 

largeApennine catchment 

Simoni A., Ponza A., Picotti V., Berti 

M., Dinelli E. 

GEOMORPHOLOGY  2013  2.785 

Lithologic and glacially 

conditioned controls on 

regional debris‐flow sediment dynamics 

Brardinoni F., Church M., Simoni A., Macconi P. 

GEOLOGY  2012  4.884 

TUTOR PROPONENTE

cognome SIMONI nome ALESSANDRO

firma