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La rete del lago di Garda: una nuova infrastruttura dell’INGV per il monitoraggio multiparametrico

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La rete multiparametrica del Garda, denominata PDnet, è un’infrastruttura progettata nel 2020 ed installata a partire dal 2021 nell’ambito del Task-S2 (Struttura 3D dell’Italia da analisi multidato. Sismica passiva/attiva, prospezioni magnetiche, magnetotelluriche, elettriche, gravimetriche) del progetto INGV denominato Pianeta Dinamico, con lo scopo di incrementare la conoscenza dell’interno della Terra attraverso il miglioramento dei sistemi di osservazione, dei laboratori analitici e delle metodologie di analisi in Italia e nell’area mediterranea. La rete PDnet si inquadra nell’ambito del monitoraggio multiparametrico di dettaglio, finalizzato ad attività di ricerca e di servizio innovative e tecnologicamente avanzate (Figura 1).

Figura 1 – Stazioni sismiche della PDnet (triangoli in giallo) e stazioni sismiche della Rete Sismica Nazionale (RSN, triangoli in azzurro) installate nell’area gardesana veronese. La scala di colori della mappa corrisponde alla soglia minima di magnitudo registrabile nell’area a seguito dell’installazione della nuova rete. La fonte delle strutture sismogenetiche attive o presunte è il Database DISS3.0. E’ riportata anche la sismicità storica (Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani) e quella strumentale con magnitudo superiore a 3.

La nuova infrastruttura prevede non solo un incremento del numero di punti di osservazione per il monitoraggio sismico, ma anche la loro trasformazione in postazioni multiparametriche. Tali postazioni saranno quindi capaci di rilevare ed analizzare dati provenienti da sensori di diverso tipo (es. sismometri, GPS, sensori idrogeochimici, sensori per il rilevamento del gas radon, centraline meteo, o fibre ottiche). 

 

Perché è stata scelta l’area tra Brescia e Verona?

La scelta dell’area di studio deriva dal fatto che l’Italia settentrionale soffre della carenza di sistemi di osservazione sismologici, a discapito di aree a pericolosità sismica più elevata (es. Appennino centro-meridionale) che hanno avuto storicamente un ruolo prioritario nell’ambito del monitoraggio. 

Considerando l’attuale configurazione della Rete Sismica Nazionale dell’INGV (RSN), risulta che la soglia minima di magnitudo rilevabile in alcune aree dell’Italia settentrionale, particolarmente affette da rumore antropogenico (es. aree centrali del bacino padano veneto), sia maggiore di 2. La conseguenza è la scarsa capacità di detezione e/o localizzazione della microsismicità dell’area, che non permette di identificare chiaramente le potenziali strutture tettoniche attive (es. area gardesana-veronese, appennino settentrionale, confine Italia-Francia). 

Parte delle risorse economiche ed umane messe a disposizione dal progetto Pianeta Dinamico sono state utilizzate per incrementare la densità dei punti di registrazione in un’area corrispondente al territorio compreso tra Brescia e Verona, che comprende parte dell’avampaese padano e parte delle Alpi centro meridionali, in corrispondenza del Lago di Garda.

 

Le caratteristiche sismiche dell’area

L’area in oggetto è caratterizzata da una sismicità moderata causata da strutture tettoniche compressive del dominio Sudalpino (Figura 1). L’ultimo evento sismico significativo risale al 24 Novembre 2004, localizzato 5 km a Nord Est di Vobarno (BS), con magnitudo Ml pari a 5.2 l’evento che fu risentito in tutte le principali città dell’Italia settentrionale, come Milano, Brescia, Bergamo e Verona. Il Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI15) evidenzia che storicamente il terremoto più significativo dell’area gardesana risale all’inizio del secolo, quando il 30 Ottobre 1901 un evento di magnitudo stimata 5.4 colpì le aree a Sud di Salò (BS) con risentimenti compresi tra il VII e l’VIII grado della scala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) in area epicentrale e inferiori al VII grado MCS in vaste aree della Lombardia e del Veneto. Considerando le aree immediatamente a Sud del Lago di Garda, il terremoto storico più rilevante è quello del 3 Gennaio 1117, a cui è associata una magnitudo stimata pari a 6.5, seppur con un alto margine di incertezza.

 

Le caratteristiche della rete PDnet

La rete PDnet è stata pianificata considerando le attuali postazioni di rilevamento della RSN, con l’obiettivo di ridurre l’interdistanza media tra le stazioni installate nell’area e abbassare il valore minimo di magnitudo registrabile. Per questo la rete è stata pianificata a seguito di una serie di misure di rumore sismico ambientale (noise) svolte nell’area in studio. Il valore minimo di magnitudo registrabile è stato stimato confrontando i livelli medi di noise ad ogni singola stazione con un set di spettri sintetici calcolati per terremoti con caratteristiche tipiche degli eventi occorsi in passato nell’area. In Figura 1 sono riportati i risultati delle prime analisi, che evidenziano come la densificazione della rete abbia consentito un decremento percentuale della minima magnitudo registrabile tra il 15 % ed il 20%, abbassando la soglia a circa 1.5. Tuttavia, pur considerando le nuove installazioni, l’elevato livello di rumore ambientale in corrispondenza della pianura non ha consentito un miglioramento della soglia minima di magnitudo, che rimane ancora maggiore di 2. 

A partire dai primi mesi del 2021 sono stati effettuati ripetuti sopralluoghi sia con le amministrazioni locali (Comuni Tremosine Garda, Dolcè e Negrar) sia con gestori di impianti di acqua potabile (Acque Bresciane S.r.l., Acque Veronesi s.c.a.r.l., Azienda Gardesana Servizi S.p.A.) che hanno portato alla selezione di otto postazioni idonee ad ospitare le stazioni sismiche, sei delle quali dotate di pozzi d’acqua in cui ospitare strumentazione multiparametrica per valutare l’eventuale corrispondenza tra fenomeni sismici e variazioni dei parametri delle acque di falda, quali la quota del livello freatico, la temperatura e la conducibilità dell’acqua oltre che la variazione nella concentrazione di gas radon.

Per quanto possibile sono stati selezionati pozzi dismessi o raramente utilizzati, per evitare la sovrapposizione del rumore causato da emungimenti d’acqua ai segnali sismici. Per valutare la risposta della falda alle condizioni meteorologiche, in quattro siti è stata inoltre installata una centralina meteo per rilevare quotidianamente le variazioni pluviometriche oltre che eventuali variazioni diurne/notturne e stagionali della temperatura, pressione, umidità atmosferica, velocità e direzione del vento. La Figura 2 mostra alcuni siti della rete PDnet. 

Figura 2 – Immagini di alcuni siti della rete PDnet. a) PDN1, stazione sismica in pozzetto; b) PDN2, alloggiamento del diver in pozzo; c) PDN2, acquisitore sismico e apparato di trasmissione dei dati in tempo reale d) PDN3, pozzo per diver e alloggiamento della stazione di rilevamento del gas radon; e) PDN3, sensore di rilevamento del gas radon; f) PDN4, pozzo per diver e modem per la trasmissione dei dati in tempo reale; g) PDN1, antenna e sensori della stazione metereologica; h) PDN6, sensori velocimetrico ed accelerometrico.

Tutte le stazioni sismiche sono state registrate all’International Seismological Center (ISC), mentre la rete è stata codificata con il codice ZO all’International Federation of Digital Seismograph Network (FDSN).

 

Le fasi di installazione della rete PDnet

Al momento, sono state installate sei delle otto stazioni sismiche previste, cinque dei sei sensori idro-geochimici in pozzo, due delle quattro stazioni meteo e due stazioni radon. In particolare, le stazioni radon confluiscono nella rete nazionale IRON (Italian Radon Monitoring Network). 

L’installazione delle stazioni della rete PDnet ha avuto inizio a luglio 2021 e si prevede di terminare l’attività entro la fine del 2021. Negli ultimi tre mesi i sensori, anche se in fase di test, hanno registrato correttamente la variazione dei parametri idrogeochimici e gli eventi sismici occorsi nell’area: in particolare, i terremoti di Caino (BS) del 21 Ottobre 2021 (ML 2.7) e di Torri del Benaco (VR) del 17 Novembre 2021 (ML 3.0), che è il più significativo degli ultimi quattro mesi. Il picco massimo di accelerazione del suolo, pari a circa 4 gal (Figura 3), è stato registrato dalla stazione PDN6, ad una distanza di circa 9 km dall’ipocentro.

Figura 3 – In alto: esempi di serie temporale dal 14 al 21 Novembre per i parametri idrogeochimici rilevati dalle stazioni PDN4 (pozzo Gere, Gardone Riviera) e PDN3 (pozzo Valle Bondo, Tremosine garda, BS). In blu il livello della falda freatica (espresso in metri), in rosso la temperatura (°C) e in giallo la conducibilità (𝝁S/sm). In basso: registrazione in accelerazione (sinistra) e velocità (destra) alla stazione sismica PDN6 per il terremoto Torri del Benaco del 17 Novembre 2021 (ML 3.0). 

Nel periodo di funzionamento nessun parametro idrogeochimico ha mostrato rilevanti variazioni rispetto ai valori riscontrati durante le fasi di installazione (Figura 3), anche se i dati devono ancora essere valutati alla scala dell’anno idrologico dopo filtraggio delle eventuali influenze esogene.

Al termine dell’ installazione e della fase di test relativa alla qualità del dato sismico registrato, le stazioni sismiche della rete PDnet saranno inserite nel database dell’Osservatorio Nazionale dei Terremoti, in modo da renderle disponibili in tempo reale per le attività del Servizio di Sorveglianza Sismica svolte presso la Sala Operativa di Roma.

A cura di Marco Massa, Andrea Luca Rizzo, Alessio Lorenzetti, Sara Lovati, Ezio D’Alema, Rodolfo Puglia, Simona Carannante, Antonio Piersanti, Gianfranco Galli, Valentina Cannelli, Lucia Luzi (INGV) .

Ringraziamenti

Si ringraziano tutti coloro che hanno contribuito alla fase di ricerca siti e all’installazione della rete PDnet. In particolare: Prof.ssa Tullia Bonomi (Università Milano Bicocca), Ing. Michela Biasibetti (società Acque Bresciane), Ing. Massimo Carmagnani e Ing. Ignazio Leone (società Acque Veronesi), Ing. Giovanni Lepore e Sig. Fabrizio Brunello (società Azienda Gardesana Servizi), Arch. Luca Bertanza (comune di Tremosine Garda, BS), Arch. Umberto Minuta (comune di Dolcè, VR) e Geom. Elena Beraldini (comune Negrar, VR). I sensori per la rilevazione del RADON sono stati messi a disposizione dal coordinatore del progetto IRON (Antonio Piersanti).