Gruppi operativi in emergenza IN PRIMO PIANO MONITORAGGIO E ATTIVITÀ in EMERGENZA

SISMIKO: il coordinamento delle reti sismiche mobili INGV in caso di emergenza sismica

INGVterremoti

SISMIKO  è uno dei Gruppi Operativi  (GO) che vengono attivati presso l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in caso di emergenza sismica.

Home page del sito del gruppo operativo SISMIKO (http://sismiko.ingv.it/).

SISMIKO si attiva per terremoti sul territorio nazionale di magnitudo maggiore o uguale a 5.0, ma non vengono esclusi anche interventi per sequenze sismiche caratterizzate da terremoti sotto questa soglia. Insieme a QUEST (QUick Earthquake Survey Team) , EMERGEO, EMERSITO, IES (Informazione in Emergenza Sismica) e al COES (Coordinamento Operativo di Emergenza Sismica), SISMIKO interviene nell’area colpita da un forte terremoto e/o da una sequenza sismica per raccogliere nuovi dati scientifici e dataset di alta qualità e di dettaglio, che rappresentano delle informazioni irripetibili perché acquisite in circostanze uniche.

Scopo principale di SISMIKO è quello di installare, nel più breve tempo possibile, una rete sismica temporanea  in area epicentrale integrandola alla Rete Sismica Nazionale (RSN). Aumentare il numero di stazioni disponibili e ridurre l’interdistanza tra le stazioni di una rete sismica di monitoraggio consente di migliorare l’accuratezza della localizzazione di un terremoto, soprattutto quella della sua profondità, ma anche di aumentare il numero di eventi sismici che la rete rende possibile localizzare.  Si abbassa la soglia di magnitudo minima di detezione e si riesce a localizzare terremoti di bassissima energia (che sono visibili solo alle stazioni più vicine). E come accade in varie discipline, anche in sismologia il fattore tempo e un punto di osservazione “ravvicinato” del fenomeno, risultano determinanti.  E’ infatti ormai noto come le prime ore successive a un forte terremoto (mainshock) siano decisive per ricostruire e caratterizzare in dettaglio il sistema di faglia attivato dal terremoto e per monitorare, fin dalle sue fasi iniziali, l’evoluzione spazio-temporale della sequenza sismica (aftershocks).

Esempi di stazioni sismiche temporanee in aperta campagna.

Oggi SISMIKO ha consolidato le competenze per integrare in poche ore una rete temporanea con segnali trasmessi in tempo reale nel sistema di acquisizione dei dati sismologici attivo presso la sede INGV di Roma. Nell’immediato i dati che vengono acquisiti vengono utilizzati per approfondire la comprensione del fenomeno in atto, dando così un supporto all’Unità di Crisi dell’INGV e al Dipartimento di Protezione Civile (DPC). Ma in seguito sono oggetto di ricerche approfondite per studi di sismotettonica e fisica del terremoto da parte dei ricercatori dell’INGV e di moltissimi altri centri e Università italiane e internazionali.

Tutti i dati acquisiti da SISMIKO sono condivisi con la comunità scientifica, senza alcun vincolo, tramite il portale European Integrated Data Archive (EIDA) nodo Italia  nel formato internazionale Standard for Exchange of Earthquake Data (SEED).

SISMIKO nasce nel 2015 ma la necessità di strutturarsi in modo organico per coordinare gli interventi delle reti sismiche temporanee in caso di emergenza, risale a qualche anno prima, in occasione della lunga sequenza sismica che colpì la città de L’Aquila e le zone limitrofe nella primavera del 2009 , consolidando poi il progetto con il terremoto in Pianura Padana  del 2012.

In queste due circostanze è chiaramente emersa l’ampia capacità di copertura capillare del territorio data dalla diffusione geografica dei gruppi di intervento presso le diverse sedi e sezioni dell’INGV, che poteva offrire una rapida risposta al verificarsi di una sequenza sismica. Di contro si è anche evidenziato come l’estrema eterogeneità dei sistemi tecnologici in dotazione ai diversi team INGV potesse rappresentare un ostacolo sia durante la fase di raccolta dei dati sismici acquisiti sia durante gli interventi di manutenzione e di controllo ordinario delle stazioni temporanee installate nelle aree epicentrali. Lo sforzo del gruppo in questi anni si è quindi concentrato su due fronti: il primo è stato quello di creare un gruppo coeso e strutturato che si potesse interfacciare in modo dinamico durante la fase di emergenza con le altre infrastrutture di monitoraggio dell’ente (come ad esempio la RSN, il centro acquisizione dati dell’INGV e la Sala Operativa), l’altro più tecnologico che mirava a una generale omogeneizzazione della strumentazione sismologica, delle procedure di installazione, delle soluzioni tecniche per la trasmissione, l’acquisizione e la distribuzione dei dati.

Al fine di porre in essere azioni preventive e poi di gestione delle emergenze sismiche, SISMIKO si è innanzitutto dotato di un protocollo operativo d’intervento  che stabilisse i ruoli di coordinamento e le attività e le modalità necessarie per essere preparati alle diverse situazioni straordinarie che si possono presentare a seguito di un forte terremoto o di una prolungata sequenza sismica. Il GO si è quindi strutturato attraverso un organo di coordinamento nazionale composto dai referenti di ogni sezione e sede INGV e un team operativo organizzato in gruppi di lavoro, pronto per affrontare con rapidità e tempismo gli interventi in campagna (http://sismiko.ingv.it/chi-siamo).

Dislocazione di SISMIKO sul territorio nazionale. La sede centrale di Roma dispone di due servizi di reperibilità: la Rete Sismica Mobile e i servizi IT dedicati ai sistemi di acquisizione dati sismologici e al Servizio di Sorveglianza Sismica dell’INGV. Viene riportato anche il numero di stazioni temporanee a disposizione nelle diverse sezioni e sedi INGV afferenti a SISMIKO.

Per saper affrontare e gestire una situazione di crisi, è importante curare continuamente la pianificazione e la preparazione di tutte le attività che si ritengono necessarie alla gestione della emergenza, a partire dalla manutenzione della strumentazione che sarà installata nelle stazioni della rete temporanea.

A tal proposito, uno degli obiettivi primari che SISMIKO ha quasi raggiunto è quello della omogeneizzazione della strumentazione a supporto del pronto intervento. Durante le sequenze sismiche le stazioni vengono installate in aperta campagna e molto spesso in aree remote o montane, dove le condizioni meteorologiche possono essere tra le più disparate. E’ facile comprendere che lo sforzo sul quale si è concentrato il personale tecnico è stato quello di rendere il più semplice ed elastica possibile la modalità di installazione, in modo tale che ogni elemento della configurazione (cablaggio, posa dei sensori, alloggiamento digitalizzatori, pannelli solari, ecc.), in caso di malfunzionamento, possa essere sostituito con strumentazione compatibile dal personale, indipendentemente dalla Sezione/Sede di appartenenza. Dopo un’analisi svolta dal personale competente di SISMIKO, con il supporto dei Laboratori di Sismologia diffusi in molte delle Sezioni INGV, sono stati definiti gli standard strumentali. Oggi l’80% della strumentazione a disposizione di SISMIKO è costituita dalla stessa tipologia di strumenti e contiamo di arrivare al 100% entro il prossimo anno. Questo renderà più semplice la gestione e la manutenzione dell’infrastruttura e l’interoperabilità degli operatori in campagna.

Esempio di stazione sismica temporanea di pronto intervento composta concettualmente da 4 elementi: i) un sismometro e un accelerometro che trasducono il moto del suolo in impulsi elettrici; ii) il digitalizzatore, che registra la velocità o l’accelerazione del suolo; iii) il sistema di alimentazione composto da pannelli solari, regolatori e batterie; iv) il sistema di trasmissione dei dati in tempo reale (attualmente un sistema LTE industriale).

Un altro importante traguardo è stato raggiunto recentemente e riguarda la gestione dei dati sismici acquisiti da SISMIKO. Grazie al lavoro congiunto dei ricercatori, tecnologi e tecnici dell’INGV, è stato progettato e realizzato il nuovo sistema di acquisizione dei dati sismici dedicato al GO. “SISMIKA”, questo è il nome scelto, rappresenta un collettore di tutti i dati delle stazioni sismiche installate in campagna durante l’intervento in emergenza, utilizzato per applicare un rigido protocollo di qualità dei dati, a valle del quale essi possono essere finalmente inclusi nel flusso proveniente dalle stazioni permanenti della RSN. In questa fase per ogni stazione viene analizzata la capacità del sistema di alimentazione e la stabilità del segnale telefonico al quale si aggancia il router LTE (dispositivo che permette una connessione a larga banda utilizzando una SIM), ma viene anche effettuata un’analisi preliminare del segnale mirata a individuare il rumore medio tipico del sito che potrebbe provenire da fonti di disturbo antropiche non immediatamente visibili (p. es. pompe d’acqua sommerse per irrigazione, ecc.). Questo controllo permette dunque di garantire il funzionamento delle stazioni grazie a interventi mirati, ad esempio aumentando il numero di batterie tampone in una data stazione o nella sostituzione del carrier telefonico.

Schema dei flussi dati dai server verso le stazioni. Per maggiori informazioni v. D’Alema et al (2022).

Parallelamente allo sviluppo e alla manutenzione di questi aspetti tecnologici, il gruppo di coordinamento di SISMIKO lavora incessantemente alle attività propedeutiche alla gestione dell’intervento che comprendono una serie di azioni necessarie per rendere operativi, fin dall’inizio dell’emergenza e per l’intera sua durata, tutti gli strumenti in dotazione al GO e per garantire l’efficienza del personale aderente al gruppo e della strumentazione dedicata. Analisi della qualità dei dati, valutazione della geometria della rete installata, pubblicazione della pagina web dedicata all’emergenza, richiesta di assegnazione del DOI al dataset in acquisizione, redazione sistematica di report tecnico-scientifici per l’aggiornamento delle attività in corso da condividere internamente al GO, sono alcune delle attività che vengono svolte e che necessitano di un esercizio continuo per essere sempre al passo con gli upgrade tecnologici e informatici.

Per maggiori informazioni visita il sito WEB di SISMIKO: http://sismiko.ingv.it/

A cura del Gruppo Operativo di emergenza SISMIKO

Riferimenti bibliografici

D’Alema, E., et al. (2022). SISMIKO: il nuovo sistema di acquisizione dati sismici in tempo reale”. Rapporti Tecnici INGV, 445.  https://doi.org/10.13127/rpt/445.

Margheriti, L., et al. (2011). Rapid response seismic networks in Europe: the lesson learned from L’Aquila 2009 earthquake emergency. Annals of Geophysics. 54 (4), 392 – 399. DOI: 10.4401/ag-495.

Margheriti, L., et al (2021). Seismic Surveillance and Earthquake Monitoring in Italy. Seismological Research Letters. https://doi.org/10.1785/0220200380.

Michelini, A., et al. (2016). The Italian National Seismic Network and the earthquake and tsunami monitoring and surveillance systems. Adv. Geosci., 43, 31–38, https://doi.org/10.5194/adgeo-43-31-2016.

Moretti, M., et al. (2012). Rapid-response to the earthquake emergency of May 2012 in the Po Plain, Northern Italy. Annals of Geophysics, DOI: 10.4401/ag-6152.

Moretti, M., et al., (2016). SISMIKO: emergency network deployment and data sharing for the 2016 central Italy seismic sequence. Annals of Geophysics, 59, Fast Track 5, 2016.

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