eruzione ETNA

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A seguito dell’eruzione del vulcano Etna iniziata il 24 dicembre 2018 e dello sciame sismico che ha accompagnato questo evento e perdura tuttora, nel quadro delle attività coordinate dal Dipartimento della Protezione Civile, i ricercatori del CNR-IREA e delle Sezioni dell’INGV di Catania-Osservatorio Etneo e Osservatorio Nazionale Terremoti di Roma hanno misurato i movimenti permanenti del terreno grazie ai radar satellitari italiani COSMO-SkyMed ed europei Sentinel-1. Sono stati evidenziati valori massimi di spostamento che superano i 30 cm verso Ovest e i 50 cm verso Est sulla sommità dell’Etna e, nell’area attivata dal terremoto di Mw 4.9, uno spostamento massimo verso Est di circa 13 cm, ed uno verso Ovest di circa 16 cm.

 
A seguito dell’eruzione laterale del vulcano Etna iniziata il 24 dicembre 2018 e dell’evento sismico di magnitudo Mw 4.9 localizzato dall’INGV nella zona di Viagrande (CT), il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) ha attivato il Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (CNR-IREA) di Napoli, in qualità di centro di competenza nel settore dell’elaborazione dei dati radar satellitari, per un’analisi volta alla misura dei movimenti del suolo conseguenti.

L'eruzione e la sequenza sismica con il mainshock finora registrato di Mw 4.9 sono stati monitorati fin dall'inizio dall'INGV di Catania e Roma e vengono tenuti costantemente sotto controllo h24 mediante le reti sismica e geodetica. Nell’ambito delle proprie attività di monitoraggio del vulcano Etna effettuate anche tramite reti gravimetriche e magnetiche, geochimiche (flussi dei gas nel pennacchio, dal suolo e dalle fumarole), telecamere termiche e “nel campo del visibile” e con sopralluoghi sul terreno, la sede dell’INGV di Catania – Osservatorio Etneo, in collaborazione con la sede di Roma – Osservatorio Nazionale Terremoti, hanno inoltre effettuato un’analisi preliminare dei dati radar satellitari relativi alla eruzione iniziata il 24 dicembre 2018 e allo sciame sismico associato, da integrare con le informazioni fornite dagli altri sistemi di monitoraggio.

Utilizzando i dati radar dei satelliti europei Sentinel-1 (S1), del programma europeo Copernicus, e quelli della costellazione italiana COSMO-SkyMed (CSK), dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) - centro di competenza per le acquisizioni ed utilizzo dei dati satellitari - e del Ministero della Difesa, un team di ricercatori del CNR-IREA e dell’INGV, ha rilevato la frattura che ha alimentato la colata lavica causata dall’eruzione e misurato con alta precisione i movimenti permanenti del suolo, utilizzando la tecnica dell'Interferometria SAR Differenziale. Tale tecnica consente, confrontando immagini radar acquisite prima e dopo gli eventi sismici, di misurare, lungo la linea di vista (LOS, Line of Sight) del sensore, lo spostamento del suolo avvenuto nell’intervallo temporale intercorso fra le due acquisizioni, con accuratezza centimetrica. Inoltre, disponendo dei passaggi da orbite differenti (ascendenti e discendenti) è possibile ricostruire anche la componente Orizzontale (in direzione Est-Ovest) e Verticale del campo di deformazione rilevato. In Tabella 1 sono riportate le coppie interferometriche di immagini radar i cui risultati vengono mostrati di seguito.

       Sensore

Coppia interferometrica

Lunghezza d’onda [cm]

Baseline perpendicolare[m]

 Orbita 

          S1B-S1A

22122018 – 28122018

5.56

65

DISC

          S1A-S1B

16122018 – 28122018

5.56

66

ASC

          S1A-S1B

22122018 – 28122018

5.56

160

ASC

        CSK

23102018 – 26122018

3.12

279

DISC

Tabella 1: Coppie interferometriche co-sismiche utilizzate per l’analisi condotta

 
In Figura 1 è mostrato un confronto tra le immagini di ampiezza (modulo) acquisite dalla costellazione CSK prima e dopo gli eventi vulcanici e sismici analizzati, come riportato in Tabella 1. Grazie all’alta risoluzione dei sensori CSK (dell’ordine di qualche metro), nell’immagine post-eventi si nota chiaramente la formazione della frattura che ha alimentato la colata lavica causata dall’eruzione iniziata il 24 dicembre. Va sottolineato come la costellazione CSK, a seguito della richiesta di intervento per l’emergenza in corso, abbia acquisito la prima immagine a meno di 24 ore dall’evento sismico ed ulteriori acquisizioni sono state effettuate il 30 Dicembre per garantire continuità al monitoraggio della zona di interesse.  

Si noti che in Figura 1 sono state riportate le immagini rappresentate in coordinate radar piuttosto che in coordinate geografiche o cartografiche per evitare di enfatizzare le distorsioni geometriche dovute alla topografia dell’area e alla geometria di acquisizione del sensore radar (angolo di vista 34°).  

 

ETNA

Figura 1 – Confronto tra le immagini di ampiezza CSK, rappresentate in coordinate radar, acquisite prima e dopo gli eventi analizzati; (a) immagine di ampiezza CSK pre-eventi acquisita il 23102018; (b) immagine di ampiezza CSK post-evento acquisita il 26122018 (il box rosso è relativo all’area zoomata nei pannelli (c) e (d)); (c) zoom dell’immagine CSK pre-eventi relativa alla zona interessata dalla frattura e la conseguente colata lavica; (d) zoom dell’immagine CSK post-evento relativa alla zona interessata dalla frattura (evidenziata con le ellissi gialle) e la conseguente colata lavica (evidenziata con le frecce verdi). I dati CSK sono copyright di ASI (2018).

 
In Figura 2(a,b) vengono mostrate le mappe di spostamento del suolo, in LOS, ottenute a partire dalle coppie di dati S1 riportati in Tabella 1, calcolate nei pixel caratterizzati da una buona qualità del segnale interferometrico (detti pixel coerenti). Inoltre, in Figura 2(c,d) vengono mostrate le mappe delle componenti Orizzontale (in direzione Est-Ovest) e Verticale degli spostamenti del suolo misurati, che sono state stimate a partire dall’utilizzo congiunto delle mappe di deformazione LOS di Figura 2(a) e Figura (2b), ottenute rispettivamente da orbite ascendenti (per le quali i satelliti si spostano da Sud a Nord) e discendenti (per le quali i satelliti si spostano da Nord a Sud). L’analisi dei risultati ottenuti evidenzia che la mappa degli spostamenti nella direzione Est-Ovest (Figura 2c) mostra le entità più significative, i cui valori massimi superano i 30 cm verso Ovest e i 50 verso Est sulla sommità del vulcano. Nell’area in corrispondenza del terremoto del 26 dicembre (Mw4.9), il massimo spostamento verso Est è di 12-14 cm, mentre il corrispondente verso Ovest è di 15-17 cm. 

 ETNA2

Figura 2 – Mappe di deformazione in LOS ottenute a partire dai dati SAR Sentinel-1 (a,b) e mappe delle componenti orizzontale (in direzione Est-Ovest) e verticale degli spostamenti del suolo stimate a partire dalle mappe LOS (c,d). Nel dettaglio: (a) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 ascendente relativa all’intervallo 16122018 – 28122018; (b) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 discendente relativa all’intervallo 22122018 – 28122018; (c) componente orizzontale (Est-Ovest) degli spostamenti del suolo misurati; (d) componente verticale. I dati S1 sono copyright di Copernicus (2018). 

 
In Figura 3, si mostrano i risultati dell’elaborazione interferometrica in fase e in spostamento lungo la linea di vista delle coppie interferometriche Sentinel 1A/1B 22/12/2018–28/12/2018 acquisite in geometria ascendente e discendente,  effettuata dai laboratori di telerilevamento dell’INGV. Le due figure riportano le misure in linea di vista del sensore, rispettivamente in geometria ascendente e discendente. Il campo di deformazione che si rileva è la somma degli effetti di più sorgenti. Le immagini evidenziano la deformazione determinata dal dicco intruso il 24 dicembre nell’alta Valle del Bove, -dalla faglia di Fiandaca-Pennisi (FPF; basso versante Sud-Est) che si è mossa in occasione dell’evento di Mw 4.9 del 26/12/18, ed altre tre faglie con spostamenti minori, la faglia della Pernicana (PFS; versante Nord-Est) , la faglia di Ragalna (RFS; alto versante Sud-Ovest) e la faglia di Borello-Ognina (BOF; basso versante meridionale). Le faglie di Fiandaca-Pennisi, Pernicana e Ragalna si sono attivate nel corso dello sciame sismico tuttora registrato dalle reti INGV dell’Etna. Oltre a queste deformazioni si registra il movimento generale del fianco orientale, come già noto da numerosi studi precedenti.
 
ETNA3

Figura 3 – Interferogrammi in LOS ottenute dai dati SAR Sentinel-1 e mappe di deformazione in LOS ottenute dagli interferogrammi. Nel dettaglio: (A1) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 ascendente relativa all’intervallo 22122018 – 28122018; (A2) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 discendente relativa all’intervallo 22122018 – 28122018; (B1) deformazione in LOS corrispondente all’interferogramma A1 e (B2) deformazione in LOS corrispondente all’interferogramma A2. I dati S1 sono copyright di Copernicus (2018)

 
Si segnala che ottenere in tempi brevi un quadro sinottico delle deformazioni e degli spostamenti del suolo causati da eventi vulcanici e/o sismici rappresenta uno degli obiettivi del Dipartimento della Protezione Civile, durante una fase emergenziale. In questo caso specifico, i risultati ottenuti sono frutto della lunga e consolidata collaborazione fra il Dipartimento e i propri Centri di Competenza – in questo caso CNR-IREA, ASI e l’INGV. Sulla base delle loro competenze, questi centri supportano il DPC nell’utilizzo dei dati e delle informazioni satellitari e nella loro integrazione con i dati in situ forniti dagli altri Centri di Competenza. Quest’attività ha permesso lo sviluppo di prodotti, metodi e procedure che hanno migliorato le capacità del Servizio Nazionale della Protezione Civile nella risposta all’emergenza.

 

Il Sistema CSK è il maggior asset spaziale nazionale oggi operativo ed è attualmente costituito da una costellazione di quattro satelliti. E’ pianificato il lancio del primo di una nuova generazione di satelliti tecnologicamente più avanzati (CSG - COSMO-SkyMed Seconda Generazione) entro il 2019 seguito dal lancio di un secondo satellite a distanza di un anno. E’ stata inoltre recentemente approvata a livello governativo la realizzazione di due ulteriori satelliti CSG, a dimostrazione della attuale rilevanza strategica ed applicativa nazionale ed internazionale del sistema italiano, unica costellazione a quattro satelliti oggi operativa nel panorama mondiale.

 

 
Breve rassegna stampa:

Il gazzettino.it     31-12-2018     Etna, dopo terremoti ed eruzione il suolo si è spostato sino a 50 centimetri

Il messaggero.it     31-12-2018     Etna, dopo terremoti ed eruzione il suolo si è spostato sino a 50 centimetri

Il Mattino.it        31-12-2018     Etna, dopo terremoti ed eruzione il suolo si è spostato sino a 50 centimetri

La Repubblica.it     01-01-2019     Eruzione dell'ETNA: il vulcano si è spostato di 50 centimetri

Rainews.it           02-01-2019     ETNA. L'eruzione provoca uno spostamento del vulcano di 50 centimetri 

it.notizie.yahoo.com 02-01-2019     Eruzione Etna, gli esperti: il vulcano si è spostato di 50 centimetri

 


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Individuate le relazioni causa-effetto che hanno determinato lo sciame simico durante l’eruzione laterale dell’Etna del dicembre 2018, culminato con il forte sisma (ML 4.8) del 26 dicembre, grazie ad un approccio multidisciplinare che ha integrato i dati radar satellitari con i dati sismologici e di terreno. Lo studio, condotto da Cnr e Ingv, in collaborazione con Dpc, è stato pubblicato su Geophysical Research Letters.

1fig1La risalita di magma profondo potrebbe essere la causa dello sciame sismico che ha accompagnato l’eruzione laterale dell’Etna del 24-27 dicembre 2018, culminato con il forte terremoto di magnitudo ML 4.8 che il 26 dicembre ha interessato la faglia di Fiandaca nel fianco sud-orientale del vulcano (Figura 1 al lato). A formulare questa ipotesi è uno studio condotto da un team di ricercatori dell’Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell’ambiente del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Irea, Napoli) e dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv, Catania e Roma), in collaborazione con il Dipartimento di protezione civile (Dpc, Roma). I risultati della ricerca, "DInSAR analysis and analytical modelling of Mt. Etna displacements: the December 2018 volcano-tectonic crisis", sono stati pubblicati su Geophysical Research Letters (https://doi.org/10.1029/2019GL082467).

“La disponibilità dei dati radar satellitari della costellazione Sentinel-1, del programma europeo Copernicus, e della costellazione COSMO-SkyMed, dell’Agenzia spaziale italiana (Asi) e del Ministero della Difesa", evidenzia Riccardo Lanari, direttore Cnr-Irea, "ha permesso di rilevare, con precisione centimetrica, i movimenti del suolo che hanno interessato l’apparato vulcanico etneo nel corso dell’eruzione del 24-27 dicembre 2018. L’individuazione sia delle sorgenti magmatiche, sia di quelle sismogenetiche, che hanno causato le deformazioni rilevate dai satelliti, è stata possibile grazie ad un approccio multidisciplinare che ha integrato i dati sismologici e di terreno con i dati radar satellitari elaborati da Cnr-Irea” (Figura 2).       

Grazie all’utilizzo di modelli matematici sono state ricostruite le sorgenti vulcaniche e sismiche che hanno generato le deformazioni, riuscendo a mostrare il nesso causale fra eruzione e terremoti. “La modellazione applicata”, afferma Vincenzo De Novellis, ricercatore Cnr-Irea, “ha consentito di distinguere due differenti sorgenti deformative connesse con l’intrusione di magma: una molto superficiale, che ha causato l’apertura delle fessure osservate al suolo da cui è fuoriuscita la colata lavica, ed un’altra molto più profonda (da 3 a 8.5 km) che ha esercitato una tensione sui fianchi del vulcano, innescando il movimento delle faglie e quindi generando i numerosi terremoti registrati dalla rete di monitoraggio dell’Ingv” (Figura 3). 

Che il forte abbassamento del suolo dell’area a ridosso de La Montagnola (circa 3 km a sud della zona dei crateri sommitali dell’Etna) fosse un effetto secondario dell’intrusione magmatica profonda lo si è capito solo grazie alla modellazione. “Con lo stesso approccio”, aggiunge Simone Atzori, ricercatore Ingv, “abbiamo analizzato e quantificato le interazioni avvenute tra la risalita dei magmi e le faglie circostanti, fra cui le strutture di Fiandaca, della Pernicana e di Ragalna”. La comprensione delle relazioni tra intrusioni magmatiche e terremoti rappresenta da sempre una sfida scientifica di estremo interesse, soprattutto per i risvolti che questi studi hanno sulla valutazione della pericolosità sismica e vulcanica.

“E non è detto che sia finita qui”, conclude Marco Neri, primo ricercatore Ingv. “Confrontando le grandi deformazioni del suolo intervenute negli ultimi mesi e la piccola eruzione di dicembre, c’è da pensare che il vulcano abbia ancora energia da spendere, come dimostra la ripresa dell’attività eruttiva del 30 maggio 2019. Si tratta di valutazioni importanti, soprattutto per un territorio densamente urbanizzato come quello etneo, dove quasi un milione di persone vive a stretto contatto con uno dei vulcani più attivi al mondo”.

Tali risultati costituiranno un punto di riferimento per migliorare le stime del rischio in un’area a così alta densità abitativa. 

 

Figura 1. In alto: vista tridimensionale dell’Etna in cui sono rappresentati le fessure eruttive (linee bianche) da dove è fuoriuscita la colata di lava del 24 dicembre (in rosso), i principali lineamenti strutturali del vulcano (linee nere) e il terremoto del 26 dicembre (stella). I cerchi grigi rappresentano gli epicentri dei terremoti avvenuti dal 24 al 27 dicembre. In basso: fotografia acquisita da elicottero da ovest verso est, nella quale è possibile riconoscere le fessure eruttive (linee bianche a tratteggio) e i principali flussi lavici emersi dalle fessure (frecce rosse). SEC: Cratere di Sud-Est; NSEC: Nuovo Cratere di Sud-Est; NEC: Cratere di Nord-Est.

1fig2

 

 

Figura 2. Vista tridimensionale della componente orizzontale (in direzione Est-Ovest) degli spostamenti del suolo ricostruiti attraverso l’analisi delle immagini radar dei satelliti Sentinel-1 appartenenti alla costellazione del programma europeo Copernicus. Le due frecce bianche indicano la direzione degli spostamenti i cui valori massimi superano i 30 cm verso Ovest e i 50 cm verso Est sulla sommità del vulcano. Nell’area prossima all’epicentro del terremoto del 26 dicembre (indicato con la stella bianca), il massimo spostamento del suolo verso Est è di 14 cm, mentre il corrispondente spostamento verso Ovest è di 17 cm.      

    

 fig3     

Figura 3. Vista tridimensionale dell’Etna che sintetizza i risultati del modello relativo agli eventi vulcano-tettonici del dicembre 2018. Nello spaccato sono stati rappresentati i due corpi magmatici (dicchi) modellati: uno più superficiale, che ha causato l’apertura delle fessure da cui è fuoriuscita la colata lavica, ed un secondo più profondo, che ha esercitato la tensione sui fianchi del vulcano. I quadratini che compongono i dicchi modellati indicano la maggiore presenza (in rosso) o minore (in rosa chiaro) del magma. Le linee viola rappresentano i piani di faglia calcolati dal modello, mentre quelle nere rappresentano le strutture tettoniche effettivamente affioranti in superficie. Infine, le frecce verdi schematizzano le pressioni esercitate dalle intrusioni magmatiche, che sembrano avere “innescato” il movimento delle faglie, tra cui la faglia di Fiandaca lungo la quale si è verificato il terremoto del 26 dicembre 2018 (l’epicentro è indicato con la stella bianca).

 

Vedi la presentazione dei risultati a questo link 

 

Rassegna stampa

La repubblica - Scienze: L'Etna cambia forma durante l'eruzione. E il satellite lo fotografa, 31 maggio 2019

Le Scienze: Etna: svelata la causa dello sciame sismico durante l'eruzione laterale dell'Etna del dicembre 201831 maggio 2019

lasiciliaweb: La risalita del magma ha provocato il terremoto del 26 dicembre31 maggio 2019

Sky Tg24: Etna, svelata l’origine del terremoto del 26 dicembre1 giugno 2019

 


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