Divulgazione scientifica

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rsz eruzione-etnaIl nostro incontro è un viaggio entusiasmante nel mondo dei vulcani e delle dinamiche eruttive che caratterizzano i loro numerosi fenomeni: il racconto avverrà attraverso un breve seminario dove verranno proiettati numerosi filmati originali o ricostruzioni virtuali dei fenomeni associati alle eruzioni vulcaniche.

Si comincerà con la conoscenza dei meccanismi che portano alla formazione un vulcano per poi arrivare alla sua deformazione graduale nei secoli, o quella più repentina, proprio attraverso la dinamica eruttiva. L’ultimo argomento trattato sarà l’osservazione delle attività dei vulcani attraverso le tecniche di monitoraggio ponendo maggiore attenzione al telerilevamento satellitare che si realizza attraverso l’uso di sensori Radar, generalmente montati a bordo di aerei o satelliti.

Ne parlano: Susi Pepe e Vincenzo De Novellis

Città della Scienzavia Coroglio Napoli

8 febbraio 2015, 11:30 e 12:30

Durata 30'

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gruppo

Lo scorso 6 marzo un gruppo di studenti del IV anno del Liceo Scientifico Statale “A. Nobel” di Torre del Greco ha visitato la sede di Napoli dell'Irea. 
 
Nel corso della visita gli studenti hanno potuto comprendere come è possibile misurare anche piccolissime deformazioni della superficie terrestre grazie alle tecniche per l’elaborazione di dati radar da satellite frutto dell’attività di ricerca nell’ambito del telerilevamento a microonde e come i risultati di tali misure, e la successiva modellazione geofisica delle sorgenti causa delle deformazioni, possano fornire informazioni fondamentali per la valutazione del rischio vulcanico e sismico.
 
Gli studenti hanno poi appreso il principio di funzionamento di sistemi diagnostici operanti con segnali a Microonde e TeraHertz sviluppati nell'ambito della tematica di ricerca Diagnostica elettromagnetica.
 
Infine, nel laboratorio di bioelettromagnetismo, dove si studia l’interazione tra campi elettromagnetici non ionizzanti e sistemi biologici per valutarne i possibili rischi per la salute della popolazione ma anche le applicazioni in ambito medicale, gli studenti hanno osservato la strumentazione utilizzata per esposizioni di colture cellulari a campi elettromagnetici di bassa e alta frequenza e a campi elettrici pulsati. Inoltre hanno avuto l’opportunità di osservare direttamente al microscopio le colture cellule di origine umana e animale che vengono utilizzate per le sperimentazioni.
 
Con questa visita i ragazzi hanno “toccato con mano” cosa si fa in un Istituto di ricerca. Accogliere nella propria struttura giovani studenti, incoraggiando e stimolando la loro curiosità, è un’esperienza importante non solo per i giovani, in vista anche delle loro scelte future, ma anche perché è un occasione per diffondere la cultura scientifica, nel senso di orientamento verso un indirizzo scientifico di studio e lavoro e di sensibilizzazione nei confronti della scienza e della ricerca, per capirne l’impatto rilevante che essa ha nella vita di tutti i giorni.  
 

  

osservazione della Terra gruppo2 Bioelettromagnetismo diagnostica elettromagnetica

  



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SatelliteGrazie alla grandissima diffusione di strumenti come Google Earth, è oggi noto a molti che immagini della superficie terrestre sono continuamente acquisite dai satelliti. Questi sono provvisti di sensori ottici, non molto diversi, come principio di funzionamento, dalle comuni macchine fotografiche digitali.

Forse è meno noto che esistono altri satelliti che osservano la Terra utilizzando, invece della luce, una radiazione elettromagnetica a microonde. Uno dei vantaggi di tali sistemi è la capacità di acquisire dati sia di giorno sia di notte, anche quando il cielo è coperto da nuvole o dalla cenere emessa da un vulcano in eruzione, visto che in entrambi i casi le microonde riescono ad attraversale. Grazie a sofisticate tecniche di elaborazione, i dati vengono poi convertiti in immagini e informazioni di più facile interpretazione.

Ma la caratteristica più importante di questi sistemi è che permettono di misurare piccolissime deformazioni del suolo, anche dell’ordine del centimetro, e di seguirne l’evoluzione temporale. Ciò è oggi possibile grazie all’utilizzo di una tecnica innovativa sviluppata interamente presso l'IREA del Consiglio Nazionale delle Ricerche ed oramai largamente utilizzata in tutto il mondo.

La misura delle deformazioni del suolo è di estrema importanza per la prevenzione del rischio e a supporto delle decisioni in momenti di crisi: in aree vulcaniche le deformazioni sono spesso segnali precursori di eruzioni, o comunque indice di un incremento dell’attività vulcanica. Sotto la spinta del magma presente al di sotto dei vulcani, infatti, l’edificio vulcanico tende a “gonfiarsi”, sia pure di pochi centimetri, le sue pareti a deformarsi fino a quando il magma non trova una via di uscita.

L’analisi delle deformazioni post-sismiche è poi di grande utilità per geologi e Protezione Civile. Infine, mediante le mappe derivate dall’uso dei dati SAR, si possono identificare anche nelle città aree dove il terreno si è abbassato negli ultimi anni. Ciò consente di far controllare la solidità strutturale di edifici più vecchi al fine di evitare cedimenti improvvisi e disastrosi.

golfo_napoli_smallUna mappa di deformazione satellitare permette di coprire aree molto vaste e con una densità di punti di misura molto elevata. Una sola immagine radar permette di ottenere la mappa di velocità di deformazione del Golfo di Napoli relativa a un’area che si estende da Pozzuoli a Sorrento. La possibilità di avere una copertura spaziale così ampia permette di tenere sotto controllo e analizzare fenomeni anche in zone dove non sono presenti sensori delle reti di sorveglianza perché non sono attesi effetti deformativi.

Le moderne tecnologie informatiche permettono poi un accesso semplice ed intuitivo ai risultati di queste misure. A tale scopo, l’IREA ha sviluppato una piattaforma web molto semplice da utilizzare perché si avvale di una interfaccia derivata da Google Maps e quindi familiare anche ad un pubblico non specialistico. In questo modo è possibile visualizzare, in maniera semplice ed intuitiva, deformazioni del suolo avvenute negli ultimi anni nell’area napoletana ma anche in a svariati altri siti sparsi nel mondo.

Guarda il video 

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musmeciDisporre di tecnologie capaci di investigare e caratterizzare in modo non invasivo regioni fisicamente non accessibili e fornire informazioni sulla presenza di “difetti” che possano compromettere l’integrità di grandi infrastrutture civili (ponti, viadotti e dighe) e/o beni immobili (palazzi, edifici, monumenti, statue, colonne) è essenziale per la pianificazione e la gestione delle operazioni di manutenzione e ristrutturazione. In questo ambito, l’IREA e l’IMAA sono coinvolte, insieme ad altri partner europei, in un progetto FP7 finanziato dalla Comunità Europea volto allo studio e all’integrazione di sistemi diagnostici per il monitoraggio e la sorveglianza di grandi infrastrutture civili e l’individuazione di fattori di rischio che ne possano minare l’integrità strutturale.

Esempi di tecnologie per la diagnostica elettromagnetica in situ sono il georadar, uno dei più versatili sistemi per indagini dello stato interno basato sull’uso di segnali a microonde, i sensori in fibra ottica, ideali per costruire reti di monitoraggio estese capaci di misurare variazioni di temperatura e/o deformazioni di strutture ed aree di grandi dimensioni, ed il gbsar, tecnologia radar per il monitoraggio delle variazioni della superficie terrestre, come frane e smottamenti.

Tali tecnologie sfruttano la capacità dei campi elettromagnetici di penetrare la materia ed interagire con essa e si compongono di accurate e versatili strumentazioni di misura e sofisticate strategie di elaborazioni dati.

Guarda il video 

Il video mostra l'uso integrato di sensori distribuiti e locali per il monitoraggio non invasivo e la sorveglianza di grandi infrastrutture civili e l’individuazione di eventuali fattori di rischio che ne possano minare l’integrità strutturale, applicato al ponte Musmeci presso Potenza.
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Domenica 13 novembre ore 12.30.
Città della Scienza, via Coroglio 104 e 57 Napoli - Sala Galileo

Deformazioni anche impercettibili della superficie terrestre possono essere rilevate e monitorate da satelliti orbitanti intorno alla Terra a 800 Km di altezza grazie alle immagini ottenute da sofisticati radar montati a bordo dei satelliti, con evidenti ricadute per la prevenzione del rischio e il supporto alle decisioni in momenti di crisi.

Nella presentazione verranno illustrate, in maniera semplice e discorsiva, similitudini e differenze tra immagini ottiche e immagini radar. Verranno poi mostrati esempi di applicazione della tecnica alla misura delle deformazioni del suolo, in particolare nell’area flegrea e napoletana, e di deformazioni legate all’intervento dell’uomo, a cedimenti di palazzi e manufatti in genere.

Inoltre, verrà presentata la possibilità di seguire l’evoluzione temporale delle deformazioni grazie all’utilizzo di una tecnica altamente innovativa sviluppata presso l’IREA-CNR ed ormai largamente utilizzata, con evidenti ricadute nell’ambito della per la prevenzione del rischio e del supporto alle decisioni in momenti di crisi.

Infine, verrà illustrata la fruibilità di tali risultati attraverso una piattaforma web molto semplice da utilizzare perché si avvale di una interfaccia derivata da Google Maps e quindi familiare anche ad un pubblico non specialistico. In questo modo, chiunque abbia una connessione internet può consultare, in maniera semplice ed intuitiva, le misure della deformazione del suolo ottenute utilizzando i dati satellitari.

Il monitoraggio in situ, invece, reso possibile dalla tecnologia georadar, consente di ottenere immagini ad alta risoluzione con cui verificare l’integrità strutturale di edifici o infrastrutture.

Nella presentazione verranno illustrati, in modo semplificato e discorsivo, i principi di funzionamento del georadar sottolineandone i vantaggi e le sfide tecnologiche che ancora si presentano per ottenere immagini della scena in esame facilmente interpretabili, anche da operatori non esperti. Verranno poi presentati alcuni esempi volti a mostrare da un lato le potenzialità dei sistemi georadar in diversi campi di applicazione e dall’altro i vantaggi legati all’uso di strategie di elaborazione dati non convenzionali.

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