Terremoti e satelliti: Giuseppe Pezzo premiato dall’Associazione per la Geofisica “Licio Cernobori”

Il nostro Giuseppe Pezzo è stato premiato a Trieste dall’Associazione per la Geofisica Licio Cernobori per un lavoro su Geologia e misure di spostamento da satellite.

Ogni anno, in occasione del congresso nazionale di Geofisica del GNGTS (Gruppo Nazionale di Geofisica della Terra Solida), l’Associazione per la Geofisica “Licio Cernobori“, premia i tre migliori lavori presentati al congresso da giovani ricercatori nei tre temi: Geodinamica, Caratterizzazione sismica del territorio e Geofisica Applicata. Quest’anno il premio nella sessione Geodinamica è andato a Giuseppe Pezzo, un giovane ricercatore dell’INGV, per il lavoro: “Fault activity measurements from InSAR space geodesy: the fundamental role of geological constraints for correct data interpretation and analytical fault modeling”. La commissione ha apprezzato “il lavoro che combina in modo integrato diverse discipline geofisiche, esaustivamente discusse, insieme ai limiti del loro utilizzo per lo studio e la modellazione delle faglie nelle fasi inter- , co- e post-sismica. Inoltre il lavoro è ben scritto, strutturato e presentato attraverso esempi che illustrano con chiarezza i risultati conseguiti con i metodi utilizzati.”

Il lavoro descrive alcuni esempi di misure di spostamento del suolo dovuti all’attività delle faglie, nelle loro tre diverse fasi: la fase intersismica, quella cosismica e quella postsismica. Le misure di spostamento del suolo sono state effettuate utilizzando immagini radar da satellite, tramite una tecnica chiamata interferometria differenziale SAR (DInSAR). Questa tecnica permette di calcolare lo spostamento del suolo con accuratezze che possono arrivare fino al millimetro, misurando la differenza di fase (pixel per pixel) tra due immagini radar SAR acquisite del satellite nella medesima posizione. Infatti lo spostamento del suolo è proporzionale alla fase del segnale del radar, pertanto, ad uno spostamento del suolo, corrisponderà una variazione di fase per i pixel interessati dallo spostamento. Una singola coppia di immagini permette di misurare, per esempio, gli spostamenti del suolo dovuti ad un terremoto (fase cosismica); concatenando più immagini SAR è possibile costruire serie storiche di spostamento, utili per effettuare misure dell’attività intersismica e postsismica.

Interpretare e modellare questi movimenti non è sempre semplice, poiché sono l’espressione in superficie di fenomeni che avvengono in profondità nella crosta. In questo lavoro, vengono quindi presentati alcuni esempi di interpretazione e modellazione di questi segnali geodetici, in cui si integrano i dati geologici con i dati satellitari in tutte e tre le fasi del ciclo sismico (inter-, co- e post-sismica), sottolineando l’importanza del dato geologico di terreno.

La fase intersismica è la fase che intercorre tra un terremoto e il successivo, avvenuto sempre sulla stessa faglia. Visti i lunghi tempi che possono intercorrere tra due terremoti lungo la stessa faglia (centinaia o migliaia di anni) e i bassi tassi di movimenti (in Italia pochi millimetri all’anno), le deformazioni del suolo dovute a questa fase di attività della sorgente sismogenetica (faglia), sono difficili da misurare e interpretare. Infatti, a esclusione di alcune particolari faglie che si muovono in maniera lenta e continua, la maggior parte delle faglie è sostanzialmente bloccata nella fase intersismica, quantomeno nella sua porzione superficiale (10-15 km dalla superficie). Quindi, i movimenti del suolo che si possono misurare attraverso l’InSAR e i GPS sono quelli dovuti al movimento della sua parte inferiore, quella più profonda, che si trova mediamente sotto i 10-15 km di profondità. Ciò che gli scienziati osservano è quindi la deformazione di un blocco rigido interessato da una faglia bloccata che si deforma a causa del movimento della porzione profonda della faglia stessa che è invece libera di muoversi. In questo lavoro viene riportato l’esempio del promontorio del Gargano. In quest’area le misure di spostamento effettuate (lungo la linea di vista del satellite Fig. 1A e 1B) evidenziano un movimento differenziale del suolo in direzione Est-Ovest (Fig. 1C) e l’assenza di movimenti verticali (Fig. 1D). Questo movimento è stato interpretato come l’effetto superficiale del movimento profondo della faglia di Mattinata, una grande faglia che corre dal Foggiano sino all’Adriatico, passando per l’omonima cittadina del Gargano.

La fase cosismica (il terremoto vero e proprio) è la fase in cui avviene il rilascio di tutta quell’energia accumulata lungo la faglia, durante la fase intersismica, attraverso lo scorrimento dei due blocchi separati dalla faglia, lungo il piano di faglia stesso. È la fase in cui si muove la porzione superiore della crosta, quella che era stata bloccata per tutto il periodo della fase intersismica e che, durante questa fase, ha accumulato energia elastica. Tale fase avviene in tempi brevissimi, qualche secondo (o decina di secondi per grandi terremoti), e determina spostamenti del suolo che variano da pochi centimetri a molti metri. Qui viene mostrato lo spostamento del suolo avvenuto durante la sequenza sismica dell’Emilia nel 2012, in particolare quello dovuto alle due principali scosse del 20 e 29 Maggio (Fig. 2). Le misure degli spostamenti cosismici da satellite (Fig. 2A, 2D, 2G) e la disponibilità di dati geologici del sottosuolo, hanno permesso di modellare il campo di spostamento osservato (Fig. 2B, 2E, 2H) con una buona precisione (Fig. 2C, 2F, 2I) e di modellare i piani di faglia che si sono attivati durante la sequenza sismica (Fig. 2L e 2M).

La fase postsismica inizia subito dopo il terremoto e continua per un tempo variabile da qualche giorno a molti mesi. La deformazione del suolo che si misura in questa fase è sostanzialmente dovuta al lento scorrimento lungo il piano di faglia dei blocchi che si erano mossi durante il terremoto, e che va esponenzialmente diminuendo con il passare del tempo dal sisma. Questo movimento avviene normalmente nella stessa direzione del movimento cosismico e solitamente interessa le porzioni della faglia che sono state interessate in maniera minore dallo scorrimento cosismico. Coprendo una finestra temporale più ampia di quella cosismica, gli spostamenti postsismici misurati al suolo sono la risultante di diversi spostamenti di natura diversa. Si possono sommare infatti a tali spostamenti eventuali fenomeni gravitativi, subsidenze dovute al pompaggio di acqua dai pozzi, spostamenti del suolo dovuti a migrazione dei fluidi sotterranei o spostamenti intersismici.

Nelle due mappe sopra vengono mostrati gli spostamenti postsismici dell’area de L’Aquila (Fig. 3A) e dell’Emilia (Fig. 3C). Nel primo caso si osserva uno spostamento di diversi centimetri nell’area epicentrale del terremoto che mostra un tipico andamento di diminuzione nel tempo (Fig. 3B). Si osservano inoltre molte altre aree in deformazione, le cui cause possono essere determinate solo dal lavoro dei geologi sul terreno. Nel caso dell’Emilia si osserva il tipico andamento esponenziale dell’area epicentrale (Fig. 3D), ma con segno opposto rispetto a quello dell’Aquila (Fig. 3B). Questo a causa del movimento “compressivo” del terremoto nella pianura padana, che determina quindi raccorciamento crostale e sollevamento, mentre a L’Aquila si ha un’estensione crostale, con relativa subsidenza del settore rosso in Fig. 3A. Nella stessa mappa dell’Emilia (Fig. 3C) si osservano inoltre diversi spostamenti in rosso (abbassamenti), nella maggior parte dei casi dovuti al pompaggio di acque sotterranee. Anche in questo caso, solo un’attenta analisi integrata dei dati satellitari con quelli geologici di terreno potrà spiegare le origini degli spostamenti osservati da satellite.