13382275 La Difesa Costiera Del Golfo Di Genova Fra Batterie Costiere Italiane e Bunker Tedeschi
La subsidenza delle piane costiere pugliesi
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Workshop:Le coste pugliesi: tra prospettive di
sviluppo ed esigenze di tutela
La subsidenza
Massimo Angelo CALDARA
Dipartimento di Scienze della Terra e Geambientali
Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”
Monopoli, 18 gennaio 2013
Hotel Lido Torre Egnazia
La subsidenza delle piane costiere pugliesi
Innalzamento del livello del mareInnalzamento del livello del mare
https://www.e-education.psu.edu/drupal6/files/geog438w/images/module4/sealevelriseforecast.jpg
Scenari globali in f delle emissioni di Scenari globali in f delle emissioni di COCO22
http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/04.03.jpg
http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/1.33.jpg
Gli scenari globaliIngressioneIngressione marinamarina
Tavoliere una delle aree più colpite dalla “futura”
ingressione marina in Italia
• Aree
inondate
650ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
3Km
Proiezione per il futuro: Proiezione per il futuro: innalzamento di 50 cminnalzamento di 50 cm
• Aree salse
e palustri
1095ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
4Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007
• Aree
inondate
1700ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
5Km
Proiezione per il futuro: Proiezione per il futuro: innalzamento di 100 cminnalzamento di 100 cm
• Aree salse
e palustri
800ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
6Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007
Attività conoscitive per l'elaborazione Attività conoscitive per l'elaborazione del Piano di Bacino Regionale (2000)del Piano di Bacino Regionale (2000)
Studio preliminare sulle aree che potrebbero essere interessate da fenomeni
di subsidenza fatto dal Dipartimento di Geologia e Geofisica nel 2000
Indizi di subsidenzaIndizi di subsidenza
Rinaturalizzazione dell’area a ridosso dell’Oasi Lago Salso, che era stata
interessata dalle colmate
Progressiva penetrazione del mare e creazione di una interessata dalle colmate
storiche
mare e creazione di una salt marsh a sud dell’Ippocampo
Lesioni a manufatti
POR Puglia “Coste” 2000POR Puglia “Coste” 2000--2006: 2006: MMONITORAGGIOONITORAGGIO DEGLIDEGLI INTERVENTIINTERVENTI DIDI DIFESADIFESA
COSTIERACOSTIERA EE DELLDELL’ ’ EVOLUZIONEEVOLUZIONE DEIDEI LITORALILITORALI
Rilievi DGPS
Rilievi esterni Rilievi interni
Rete di capisaldi di precisione realizzati per monitorare la costa con
il sistema DGPS
Ambito 3
Ambito 2
POR Puglia “Coste” 2000POR Puglia “Coste” 2000--2006: 2006: risultati misure GPSrisultati misure GPS
• Differenze fra misure relative ad un intervallo di 29 mesi espresse in metri
• In rosso i valori di subsidenza superiori all’errore strumentale
• intervallo di osservazione troppo breve
Monitoraggio con tecniche SARMonitoraggio con tecniche SAR
Si tenta di utilizzare le tecnologie SAR alle aree costiere al fine di avereun dato attendibile su un periodo di tempo lungo e verificare i trend inatto.Tale metodo sperimentato sull’area campione del Tavoliere potrà, sevalido, essere esportato con facilità a tutte le aree costiere.
Lo studio è stato realizzato con la collaborazione dell'Istituto di Studisui Sistemi Intelligenti per l'Automazione (CNR – ISSIA di Bari)
Il radar ad apertura sintetica (SAR) é uno strumento costituito da unradar di tipo convenzionale montato su una piattaforma mobile (unaeroplano o un satellite).
Immagini radar acquisiteImmagini radar acquisite
ENVISAT dal giugno 2003 al giugno 2008, fine missione aprile 2012intervallo temporale tra due acquisizioni
ERS-1 dal 1991 al 1995ERS-2 dal 1991 al 2001intervallo temporale tra due acquisizioni successive 35 giorni (archivio ESA)
https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/ers
intervallo temporale tra due acquisizioni successive 35 giorni (archivio ESA)
TERRASAR X dal gennaio 2008intervallo temporale tra due acquisizioni successive 11 giorni (Agenzia Spaziale Tedesca)
Immagini radar da acquisireImmagini radar da acquisire
https://earth.esa.int/web/guest/news/featured-stories/image-gallery-may-12
http:// http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10002/
Segue una breve descrizione del metodo. Alcune
immagini, protette da copyright, non sono visibili, ma è
riportata la fonte da cui si possono trarre.
La trattazione, completa di un corso di formazione, è
riportata sul
SAR: approfondimentiSAR: approfondimenti
riportata sul
Geoportale Nazionale
Progetto Persistent Scatterers Interferometry
http://www.pcn.minambiente.it /GN/progetto_psi.php?lan=it
Geometria di acquisizioneGeometria di acquisizione
Fig. 6 Geometria di acquisizione
Tratta da: CORSO
Principi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
� Un sistema radar ad apertura sintetica si basa sull'emissione di impulsi elettromagnetici a microonde.
� Gli impulsi di energia sono inviati da un’antenna montata sulla piattaformadel satellite ed il segnale di ritorno (eco), dopo aver colpito gli oggetti alsuolo, viene registrato da opportuni strumenti presenti a bordo generandoun immagine bidimensionale le cui dimensioni sono la distanza dal sensore(range) e la direzione dell’orbita della piattaforma (azimut).
Ogni pixel immagazzina, sotto forma di un numero
complesso, le informazioni di ampiezza e di fasederivanti dall’eco degli oggetti (retrodiffusori o
scatterers) presenti nella cella di risoluzione che
rappresenta.
Immagini SARImmagini SAR
Fig. 5 L’immagine SAR
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Fig. 6 Misurare le distanze
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Interferometria SARInterferometria SAR
L'interferometria SAR si basa sulla combinazione di due
immagini SAR della scena, rilevate da posizioni leggermente
diverse nello stesso istante o in un tempo differito e permette
di seguirne l'evoluzione nel tempo con un'elevata sensibilità
agli spostamenti coerenti del suolo.
Applicazioni SARApplicazioni SAR
Data una coppia di immagini SAR e nota le posizione diripresa dei satelliti per ciascuna di esse, sarà possibilericostruire la posizione 3D di ogni pixel della scena.
• Applicazione tipica: analisi della topografia della scena• Applicazione tipica: analisi della topografia della scenaripresa e generazione di DEM (Digital Elevation Model) adalta risoluzione.
Interferometria SARInterferometria SAR
L’interferometria SAR va considerata come strumento per
l’applicazione della tecnica Permanent Scatters, mediante la
quale vengono considerati come “diffusori permanenti” parti di
edifici, strutture metalliche, rocce esposte, in generale elementi
già presenti al suolo, le cui caratteristiche elettromagnetiche non
variano sensibilmente di acquisizione in acquisizione; questo non
accade invece alla vegetazione, il cui aspetto muta di continuo.
La griglia dei PS si può ritenere come una rete di stazioni GPSnon convenzionale“non convenzionale”.
Fig. 34 Che cosa sono i
Permanent Scatters?
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Confronto di immagini derivanti da riprese multitemporali
Monitoraggio di fenomeni dinamici: frane, subsidenza, faglie, singoli edifici
Interferometria differenziale Interferometria differenziale ((DD--InSARInSAR))
Fig. 22 Misura
interferometrica
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Fig 39 Principali applicazioni
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
Da:
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Tecnica dei diffusori permanenti Tecnica dei diffusori permanenti ((PermanentPermanent ScatterersScatterers o PS) o PS)
identificazione all’interno di una scena di bersagli
isolati ed affidabili estremamente stabili nel tempo
le misure di deformazione sono effettuate sui
Permanent ScatterersPermanent Scatterers
precisione nell’ordine di pochi mm/anno
Monitoraggio degli spostamenti verticali di oggetti concaratteristiche di retrodiffusione stabili (manufatti antropici)nell’intervallo di osservazione.
PermanentPermanent ScatterersScatterers InterferometryInterferometry(PSI)(PSI)
Fig. 24 approccio multi Fig. 24 approccio multi
immagine
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONEPrincipi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it
Tornando al nostro problema: subsidenza area costiera del Tavoliere:
� Immagini acquistate dall’ESA sottoponendo un “Category-1 Project”
� La scelta delle immagini è fatta utilizzando il software DESCW distribuito dall’ESA
� Immagini individuate secondo “sistema di coordinate track-frame” che indicano la traccia al suolo del satellite e la posizione di questo
Interferometria differenziale SAR:Interferometria differenziale SAR:scelta immaginiscelta immagini
che indicano la traccia al suolo del satellite e la posizione di questo sulla sua orbita attraverso il numero del nodo
� Per il nostro studio è stata scelta per la serie ascendente la track 315,frame 827 (spostato di 8 nodi rispetto al frame “standard” 819), per quelladiscendente la track 222, frame 2773 (spostato di 8 nodi rispetto allostandard 2781)
� 3 serie di immagini ERS ascendenti, ERS discendenti, ENVISATascendenti
Interferometria differenziale SAR:Interferometria differenziale SAR:scelta immaginiscelta immagini
� 103 immagini ERS ed ENVISAT che ricoprono un intervallo
temporale dal 1992 al 2008
Giallo: ENVISAT
ascendenti;
azzurro: ERS-1/2
Copertura SAR utilizzataCopertura SAR utilizzata
azzurro: ERS-1/2
ascendenti;
rosso: ERS-2
discendenti
Analisi preliminare in ampiezzaAnalisi preliminare in ampiezza
Distribuzione dei PSC sul frame ENVISAT ascendente
TRIGGIANI, 2011
Analisi preliminare in ampiezzaAnalisi preliminare in ampiezza
Si evidenziano per la zona costiera, ampie aree quasi prive di scatteratori (ERS desc)
TRIGGIANI, 2011
� Il metodo dei Persistent Scatterers (PS) si è dimostratoestremamente valido in aree ad elevato numero didiffusori (aree urbane),
per le aree extraurbane e le aree costiere il numerolimitato di bersagli stabili obbliga a compiere l’analisi suaree più piccole (patch), che vengono analizzateindipendentemente e poi correlate.
Definizione delle patchDefinizione delle patch
� La correlazione avviene settando un offset per ognipatch ossia le velocità vengono misurate rispetto ad unpunto di controllo, cioè a meno di un valore costante
� Laddove è possibile elaborare patch parzialmentesovrapposte si può raccordare con bassi marginid’errore
L’elaborazione, che porta alla stima della velocità di movimento di ogni PS, viene fatta in maniera indipendente per ognuna delle patch
Analisi di fase indipendenteAnalisi di fase indipendente
15 mm/y -15
Velocità medie in mm/aTRIGGIANI 2011
La velocità del punto di controllo sono modificate in modo dariscalare le velocità dei PS e raccordarle a quelle delle altre patchimmaginando un andamento regolare della subsidenza
Analisi di fase Analisi di fase riscalatariscalata
−−−−15 mm/y 15
TRIGGIANI 2011
La ricerca del punto stabile a cui ancorare le velocità di subsidenza è stata condotta utilizzando i tassi di sollevamento calcolati nell’area
Ricerca del punto di riferimento stabileRicerca del punto di riferimento stabile
DE SANTIS et alii, 2010
L’area di Coppa Nevigata risulta quella che da più tempo (410ky) ha subito una variazione minima (0,007mm/y) per cui può essere considerata il punto stabile
Ricerca del punto di riferimento stabileRicerca del punto di riferimento stabile
Coppa Nevigata
0,007 mm/y
(410ky)
Foce Cervaro
Ippocampo
-0,21 mm/y
(125ky)
Particolari elaborazioneParticolari elaborazione
ERS asc 1992-2000
ERS desc 1995-2000
ENVISAT asc 2003-2008
Situazione Ippocampo: tSituazione Ippocampo: tendenzeendenze
Triggiani et alii 2010
Risultati: SARRisultati: SAR
Si evidenzia la presenza di una deformazione cheinteressa l’intero intervallo temporale analizzato,spazialmente distribuito a formare una depressionelentiforme centrata sul villaggio turistico Ippocampo Triggiani et alii 2009b
Particolari IppocampoParticolari Ippocampo
Triggiani et alii 2009bLa subsidenza sta accelerando negli ultimi anni
soprattutto in corrispondenza della salt marsh
Confronto con i dati del progetto Confronto con i dati del progetto VELISAR (INGV, 2007)VELISAR (INGV, 2007)
Da (http://kharita.rm.ingv.it-/gmaps/vel/-Index_it.htm)
Ers Desc 1995-2000 Ers asc 1992-2000
Il progetto Velisar utilizza nell’elaborazione l’intero frame e non singole patch.
L’area costiera è in subsidenza con massimi incentrati su Zapponeta
Confronto con i dati del progetto PST Confronto con i dati del progetto PST (Ministero dell’Ambiente 2010)(Ministero dell’Ambiente 2010)
Da:
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
ERS Asc 1992-2000
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
Anche questo progetto utilizza nell’elaborazione l’intero frame e non singole patch.
L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro raggiungendo il massimo a Zapponeta
Confronto con i dati del progetto PST Confronto con i dati del progetto PST (Ministero dell’Ambiente 2010)(Ministero dell’Ambiente 2010)
ERS Asc 1995-2000
Da:
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro raggiungendo il massimo a Zapponeta
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
Velisar Ministero Ambiente
Dipartimento di Geologia e
Geofisica
CNR - ISSIA Bari
ERS
(1992-2000)
(mm/y)
ERS
(1992-2000)
(mm/y)
ERS
(1992-2000)
(mm/y)
ENVISAT
(2003-2008)
(mm/y)
Zapponeta -14 <vel <-8 -15 <vel< -9 ±-7 * ±0 *
Confronto dati vari progetti Confronto dati vari progetti
Ippocampo -14 <vel <-5 -9 <vel < -4 -10 <vel <-4 -12< vel< -7
salt marsh NO DATA Vel < -20 -6 ** Vel < -25
Tesi PhD Triggiani 2011
* La differenza viene dal difficile raccordo tra la pacht dell’Ippocampo e quella di
Zapponeta, dovuta a pochi PS fra le due aree
** Il valore è solo indicativo poiché ricavato da pochi PS
Tutti i metodi mettono in evidenza che l’area è in subsidenza,solo non vi è perfetto accordo sull’entità.
Negare la sua esistenza e dire che sarebbe il caso di iniziare unmonitoraggio con sistemi GPS vuol dire che molti studiosi hannosprecato tempo e soldi pubblici inutilmente.
E’ invece il caso di individuare le cause del problema e trovarne irimedi.
Validità Interferometria differenzialeValidità Interferometria differenzialee futuri monitoraggi e futuri monitoraggi
rimedi.
Comunque è il caso di continuare il monitoraggio conquesta metodologia acquisendo le immagini ENVISATdal 2008 al 2012 e tutte le future TERRASAR X chehanno un intervallo temporale tra due acquisizionisuccessive di soli 11 giorni.
Al fine di risolvere i problemi legati alla scarsità e/omancanza in alcune aree di PS validi sarebbe il caso diinstallare una rete di coppie di riflettori artificiali ad hoc
• Subsidenza naturale connessa con fenomeni
tettonici e isostatici
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di
compattazione dei sedimenti di origine recente
La subsidenza nel La subsidenza nel Tavoliere…Tavoliere…
compattazione dei sedimenti di origine recente
• Subsidenza antropica
Coppa Nevigata
0,007 mm/y
(410ky)
La subsidenza nel Tavoliere: La subsidenza nel Tavoliere: fenomeni tettonicifenomeni tettonici
Foce Cervaro
Ippocampo
-0,21 mm/y
(125ky)
Subsidenza naturale connessa con fenomeni tettonici e isostatici è pari a 0,21 mm/a valore registrato negli ultimi 125.000 anni (DE SANTIS et alii, 2010)
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di compattazione dei sedimenti di origine recente (Olocene spessore interessato 5-20 metri)
La subsidenza nel Tavoliere: La subsidenza nel Tavoliere:
Carotaggio eseguito il località Sciale delle Rondinelle - Manfredonia (FG)
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di compattazione dei sedimenti relativi a colmate storiche (spessore interessato 2-3 metri)
La subsidenza nel TavoliereLa subsidenza nel Tavoliere
Voli IGM 1955: F. 164 Foggia str.139 f. 8914;1972: F. 164 Foggia str.1 f. 10239
La subsidenza nel Tavoliere: La subsidenza nel Tavoliere: ccause antropicheause antropiche
• compattazione dei sedimenti per carico geostatico o per applicazione di
sovraccarichi.
• consolidazione dei terreni sciolti a grana fine in seguito all’estrazione di
acque sotterranee (emungimento).
Immagine delle campagne del Tavoliere con numerosi pozzi e vasconi
per raccolta di acque. Volo 2005
Lesioni dovute a subsidenza per emungimenti
La subsidenza nel Tavoliere: La subsidenza nel Tavoliere: ccause antropicheause antropiche
• processi di erosione e trasporto di particelle fini (“piping”) all’interno di
pozzi mal realizzati o che prelevano portate eccessive. Tale processo
porta alla formazione di vere e proprie cavità nel sottosuolo e genera un
impoverimento tessiturale
Esempio di materiale portato in superficie da pozzo per acqua realizzato con filtri errati
La subsidenza nel Tavoliere: La subsidenza nel Tavoliere: ccause antropicheause antropiche
• consolidazione per estrazione di idrocarburi. La subsidenza si manifesta
come risultato della compattazione in profondità delle rocce serbatoio e
conseguente deformazione dei terreni di copertura sovrastanti
Possibili cause subsidenza IppocampoPossibili cause subsidenza Ippocampo
1975
Si noti l’area poco coltivata e Si noti l’area poco coltivata e poco antropizzata
Volo IGM 1975: F. 164 Foggia str.1 f. 10239
Possibili cause subsidenza IppocampoPossibili cause subsidenza Ippocampo
Agricoltura molto sviluppatacon conseguente prelievi infalda in zona di divieto assolutodi emungimento
Immagini tratte da Google Earth
Altre possibili cause subsidenza Altre possibili cause subsidenza IppocampoIppocampo
� Negli ultimi anni, in concomitanza di eventi meteomarini intensi,alcune aree retrodunari vengono allagate e si stanno convertendoin “salt marsh”
Allagamenti
area “Ippocampo”
(Manfredonia)
Processi dovuti a variazioni volumetriche delle argille connesse alla variazione della soluzione circolante, ancora tutti da studiare, collegati:
� all’ingressione dell’acqua marina a seguito di mareggiate
Altre possibili cause subsidenza Altre possibili cause subsidenza IppocampoIppocampo
� al graduale miscelamento e sostituzione dell’acqua dolce dellevarie falde sfruttate e presenti al di sopra delle argillesubappennine con acqua salata (spessore interessato fino a100 metri)
• Aree
inondate
1700ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
5Km
Proiezione per il futuro a cui si dovrà Proiezione per il futuro a cui si dovrà aggiungere la subsidenzaaggiungere la subsidenza
• Aree salse
e palustri
800ha
• profondità di
penetrazione
nell’entroterra:
6Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007
AA.VV. (2000) - Attività conoscitive per l'elaborazione del Piano di Bacino Regionale. Rapporto interno Regione Puglia
realizzato dal Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’Università degli Studi di Bari.
AA.VV. (2009) – Monitoraggio fisico degli interventi di difesa delle coste già finanziati e realizzati, misura 1.3 – Azione 2b e 4
del POR Puglia 2000-20006. Rapporto interno Regione Puglia.
DE SANTIS V., CALDARA M., DE TORRES T. & ORTIZ E. (2010) - Stratigraphic units of the Apulian Tavoliere plain (Southern
Italy): chronology, correlation with marine isotope stages and implications regarding vertical movements. Sedimentary
Geology, 228, 225-270, 7 figg., 2 tabb., Amsterdam.
MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL
SUOLO. Corso di formazione: Principi base della Tecnica Interferometrica. http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/--
progetto_psi1.php?lan=it
MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL
SUOLO. Progetto Persistent Scatterers Interferometry: http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/--progetto_psi1.php?lan=it
Lavori citatiLavori citati
TRIGGIANI M. (2007) Ricostruzione storico-ambientale dell’evoluzione della bassa valle del Candelaro mediante tecniche di
analisi e comparazione GIS. Tesi di Laurea Specialistica in Scienze della Natura, Università di Bari
TRIGGIANI M. (2011) Le tecniche di interferometria radar applicate allo studio della subsidenza nel Golfo di Manfredonia (FG).
Tesi di Dottorato in Geomorfologia e Dinamica Ambientale ciclo XXIII, 92 pp., ISBN 978-88-7522-039-6.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009a) - Studio della Subsidenza nel Golfo di
Manfredonia (FG) con Ausilio di Tecniche D-InSAR. Atti 13 Conferenza Nazionale ASITA, Bari 1-4 dicembre 2009, pp.
1795-1800, ISBN 978-88-903132-2-6.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009b) - Investigation of subsidence in the
Manfredonia Gulf (Southern Italy) through multitemporal DInSAR techniques. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11,
EGU2009-7341-1, 2009EGU General Assembly 2009.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F. & CALDARA M. (2010) - Investigation of Subsidence in the
Manfredonia Gulf (Southern Italy) Through Multitemporal DInSAR Techniques, Proc. FRINGE 2009, ESA SP-677, Frascati,
Italy, 30 Nov. – 4 Dec. 2009. http://earth.eo.esa.int/workshops/fringe09/proceedings /papers/p2_53trig.pdf