La rete sismica temporanea del progetto scientifico FOCUS si realizza grazie alla collaborazione con l’Arma dei Carabinieri

Nell’ambito del Progetto di ricerca “FIBER OPTIC CABLE USE FOR SEAFLOOR STUDIES OF EARTHQUAKE- FOCUS”, coordinato da Marc-André Gutscher del Laboratoire Géosciences Océan della Univ. Brest FRANCE, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e l’Università della Calabria (UniCal), hanno implementato una rete sismica temporanea per un esperimento sismologico attivo/passivo. La rete sismica temporanea, denominata “FocusX temporary land-network (FXland), Southern Italy” (codice rete 1J) ha l’obiettivo di migliorare la detezione della sismicità nell’area del Mar Ionio (Italia meridionale) e l’accuratezza delle localizzazioni, definire meglio la struttura crostale della regione e i relativi sistemi di faglie. Nello stesso periodo nell’ambito del Progetto Focus è prevista l’installazione in mare di una rete di stazioni OBS (Ocean-bottom seismometer), denominata “FocusX temporary OBS-network“ (codice di rete XH).

La sismicità dell’area è causata da attività tettoniche differenti a diverse profondità; infatti in questa regione c’è l’interfaccia a immersione NW della zona di subduzione della Calabria, mentre altre strutture tettoniche più superficiali note sono le faglie strike-slip, ben espresse nella morfobatimetria e osservate in profili sismici relativi a precedenti studi (Gutcheret al., 2018; Maesano et al. 2020). Le stazioni della FXland, previste da dicembre 2021 a gennaio 2023 lungo le coste della Sicilia orientale e della Calabria sud-occidentale, sono state installate dall’ Osservatorio Nazionale Terremoti e dall’ Osservatorio Etneo dell’INGV e dal Laboratorio di Sismologia dell’UniCal.

Figura 1- in alto – Mappa delle stazioni sismiche della rete temporanea FXland (triangoli arancioni) integrate alle stazioni permanenti INGV (triangoli marroni). In basso – Analisi dei segnali registrati nei mesi da gennaio a giugno 2022 a due delle stazioni la FX01 (Siracusa) e la FX13 (Reggio Calabria); nel dominio delle frequenze (power spectral densitiy): le stazioni risultano essere piuttosto rumorose come ci si può aspettare per stazioni vicino alla costa ed installate all’interno di centri abitati.

Considerato che per le finalità previste dal Progetto FOCUS le stazioni erano previste in aree costiere, siti in genere con considerevole rumore antropico, si è deciso di installarle all’interno delle caserme dell’Arma dei Carabinieri avvalendosi del Protocollo d’intesa, di durata decennale, siglato tra l’INGV e l’Arma dei Carabinieri nel 2019. Il Protocollo è finalizzato al potenziamento della Rete Sismica Nazionale (RSN) per scopi di Sorveglianza Sismica e di Protezione Civile, attività di estrema rilevanza per la Pubblica Sicurezza Nazionale. Tuttavia l’Arma dei Carabinieri si è resa disponibile anche per questo esperimento temporaneo e di carattere più scientifico. Una volta presi accordi con Ufficio Operazioni del Comando Generale per definire le modalità di accesso alle caserme, è stata definita la geometria della rete che da Siracusa si estende lungo la costa della Sicilia orientale fino a Bova Marina in Calabria. In fase di pianificazione delle attività, sono state individuate almeno due caserme dei Carabinieri in prossimità di ogni potenziale sito individuato e sono stati contattati i Comandanti delle relative stazioni dei Carabinieri cui fornire l’elenco del personale INGV ed UniCal coinvolto nella campagna di installazione e manutenzione delle stazioni sismiche, come previsto nel Protocollo d’Intesa. Ogni caserma è stata visionata da parte dei tecnici e ricercatori INGV per valutare l’idoneità dei siti (ad esempio la copertura dei segnali UMTS/LTE per la trasmissione dei dati in tempo reale). Tra i siti individuati, ne sono stati infine selezionati 13 dove sono state realizzate le installazioni definitive.

L’idea di installare all’interno di caserme dei Carabinieri poste in prossimità delle aree di interesse è stata una soluzione a garanzia della massima sicurezza per la strumentazione oltre alla certezza di avere dei referenti locali che, in caso di malfunzionamenti rilevabili da remoto, possano controllare la strumentazione.

In Tabella 1 sono riportate tutte le caserme dei Carabinieri per le quali è stata autorizzata e realizzata l’installazione.

SIGLA	Aree di interesse	Caserma di installazione
SICILIA
FX01	Riserva Naturale Del Plemmirio	Staz. Siracusa Ortigia (SR)
FX02	Melilli – Riserva Naturale Saline Di Priolo	Staz. Melilli (SR)
FX03	Agnone	Staz. Lentini (SR)
FX04	Catania Playa	Staz. Catania Playa (CT)
FX06	San Giovanni Galermo Ct	Tz. Misterbianco (CT)
FX07	Cannizzaro	Staz. Aci Castello (CT)
FX08	Giarre	Staz Riposto (CT)
FX09	Taormina	Staz. Giardini Naxos (ME)
FX10	Roccalumera	Staz. Santa Teresa di Riva (ME)
FX11	Santa Margherita	Staz. Santo Stefano Medio (ME)
CALABRIA
FX12	Reggio Calabria	Staz. Cataforio (RC)
FX13	Montebello Ionico \ Melito porto Salvo	Staz. saline di Montebello Ionico (RC)
FX14	Condofuri Marina, Bova Marina	Staz. Bova Marina (RC)

Tabella 1. Elenco delle stazioni installate presso le Caserme dell’Arma dei Carabinieri ritenute più idonee per gli obiettivi scientifici del progetto.

La strumentazione da installare è stata fornita dalla Commissione Rete Mobile dell’ONT (COREMO); due stazioni aggiuntive sono state messe a disposizione da UniCal. Le dodici stazioni INGV sono dotate di digitalizzatori Reftek 130, mentre le due UniCal di digitalizzatori Sara SL06, le stazioni INGV sono equipaggiate principalmente con sensori velocimetrici Trillium120C o in due casi con velocimetri Le 5s, le stazioni UniCal sono dotate di sensori velocimetrici ss08 60s.

Figura 2. Foto di alcuni dei siti utilizzati per le stazioni temporanee installate durante il Progetto Focus.

Come di consuetudine, una volta terminata la fase di installazione e verificato il buon funzionamento delle le stazioni, queste sono state registrate presso l’International Seismological Centre (ISC), un’istituzione internazionale il cui scopo principale è quello di compilare il Bollettino ISC della sismicità terrestre, che per far ciò ha anche il carico di compilare il registro di tutte le sigle delle stazioni sismiche, permanenti e temporanee, i cui dati vengono usati per il Bollettino ISC. Alla rete temporanea è stato assegnato un codice di rete 1J dall’dall’International Federation of Digital Seismopraph Networks (FDSN), una istituzione internazionale i cui obiettivi sono fornire l’ubicazione e la strumentazione delle stazioni sismiche che registrano dati con una risoluzione di 24 bit in serie temporali continue con una frequenza di campionamento di almeno 20 campioni al secondo.

I dati acquisiti in tempo reale dalle stazioni temporanee, sono stati integrati ai dati della RSN nell’archivio dell’European Integrated Data Archive EIDA – nodo Italia dove sono disponibili senza vincolo alla comunità scientifica nel formato internazionale Standard for Exchange of Earthquake Data (SEED) (Figura 3). L’utilizzo, anche parziale, del dataset è consentito a condizione che sia sempre citata la fonte Moretti et al. (2022).

Figura 3.Portale EIDA Italia che mostra le stazioni della rete temporanea 1J

Le stazioni hanno registrato in questi mesi tutta la sismicità della costa siciliana orientale ed in particolare sono riportate in Figura 4 le registrazioni di due eventi di magnitudo maggiore di 4.0 avvenuti il 23 dicembre 2021 ed il 15 aprile 2022.

Figura 4. Registrazioni alle stazioni temporanee rete 1J installate durante il Progetto Focus. In alto, l’evento Mw 4.3 del 23 dicembre 2021; in basso l’evento ML 4.2 del 15 aprile 2022. In entrambi i casi, sono mostrate le componenti verticali dei sismogrammi.

Le analisi preliminari dei dati registrati in questi primi mesi dell’esperimento, saranno presentati al convegno dell’”European Society for Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics” che si terrà dal 5 al 7 luglio 2022 presso l’Università di Catania (Margheriti, et al, 2022).

Si ringrazia l’Arma dei Carabinieri per la disponibilità e l’importante supporto logistico nell’ambito del Progetto Focus, in particolare tutti i militari delle caserme della Sicilia e della Calabria che hanno dato ospitalità alla nostra strumentazione e che continuano a darci assistenza affinché le stazioni funzionino al meglio.

a cura di Lucia Margheriti, Milena Moretti, Salvatore Stramondo (INGV-ONT) e Focus Working Group

Focus Working Group:

Antonio Costanzo, Pierdomenico Del Gaudio, Sergio Falcone, Stefano Farroni, Anna Gervasi, Aladino Govoni Carmelo La Piana, Marina Pastori, Stefano Pintore, Andrea Serratore, Fabio Criscuoli, Edoardo Giandomenico, Ulderico Piccolini, Sandro Rao, Luisa Valoroso, Alfonso Mandiello, Anna Nardi, Alessandro Marchetti, Diana Latorre, Andrea Bono, Valentino Lauciani, Matteo Quintiliani, Massimo Fares e Alfonso Mandiello (INGV-ONT);

Salvatore Alparone, Ornella Cocina, Danilo Contrafatto, Sergio Di Prima, Graziano Larocca, Salvatore Rapisarda, Luciano Scuderi (INGV-OE);

Mario La Rocca e Lorenzo Festa (Laboratorio di Sismologia Università Della Calabria);

Marc-Andre Gutscher e Shane Murphy (Geo-Ocean, UMR6538 Univ Brest, CNRS, Ifremer, Plouzane, France).

Riferimenti bibliografici

Gutscher MA , D Dellong, F Klingelhoefer, H Kopp, D Graindorge, L Margheriti, M Moretti. 2018. Crustal Structure of the Ionian Basin and Eastern Sicily Margin: Results From a Wide Angle Seismic Survey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 123 (3), 2090-2114 2018

Margheriti, L., Moretti, M., Alparone, S., Costanzo, A., La Rocca, M., Murphy, S., Cocina, O., Farroni, S., Govoni, A., Pastori, M., Pintore, S., Serratore, A., Del Gaudio, P., Falcone, S., Gervasi, A., La Piana, C., Nardi, A., Marchetti, A., Latorre, D., Bono, A., Lauciani, V., Quintiliani, M., Contrafatto, D., Di Prima, S., Larocca, G., Rapisarda, S., Scuderi, L., Festa, L., and Gutscher, M.A). (2022).FocusX temporary land-network (FXland), seismic data and preliminary analysis. European Society for Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics, Catania, 5-7 luglio 2022. Abstract.

Maesano, F. E., Tiberti, M. M., and Basili, R. (2020). Deformation and fault propagation at the lateral termination of a subduction zone: the Alfeo Fault system in the Calabrian Arc, southern Italy. Front. Earth Sci. 8, 107. doi:10. 3389/feart.2020.00107

Moretti M., Margheriti L., Alparone S. C., Costanzo A., La Rocca M., Murphy S., Gutscher M.-A., & Focus Working Group. (2021). Seismic Data acquired by FocusX temporary land-network (FXland), Southern Italy [Data set]. Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). https://doi.org/10.13127/sd/o5qwm6wjcd