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La subsidenza delle piane costiere pugliesi
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La subsidenza delle piane costiere pugliesi

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Presentazione effettuata in occasione del workshop "Le coste pugliesi: tra prospettive di sviluppo ed esigenze di tutela" http://goo.gl/lRFti

Presentazione effettuata in occasione del workshop "Le coste pugliesi: tra prospettive di sviluppo ed esigenze di tutela" http://goo.gl/lRFti


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  • 1. Workshop: Le coste pugliesi: tra prospettive di sviluppo ed esigenze di tutela La subsidenza delle piane costiere pugliesi Massimo Angelo CALDARADipartimento di Scienze della Terra e Geambientali Monopoli, 18 gennaioUniversità degli Studi di Bari “Aldo Moro” 2013 Hotel Lido Torre Egnazia
  • 2. Innalzamento del livello del marehttps://www.e-education.psu.edu/drupal6/files/geog438w/images/module4/sealevelriseforecast.jpg
  • 3. Scenari globali in f delle emissioni di CO2 http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/04.03.jpg http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/1.33.jpg
  • 4. Ingressione marina Gli scenari globali Tavoliere una delle aree più colpite dalla “futura” ingressione marina in Italia
  • 5. Proiezione per il futuro: innalzamento di 50 cm • profondità di• Aree penetrazione inondate nell’entroterra: 650ha 3Km• Aree salse • profondità di e palustri penetrazione 1095ha nell’entroterra: 4Km Tesi di laurea: Triggiani 2007
  • 6. Proiezione per il futuro: innalzamento di 100 cm • profondità di• Aree penetrazione inondate nell’entroterra: 1700ha 5Km• Aree salse • profondità di e palustri penetrazione 800ha nell’entroterra: 6Km Tesi di laurea: Triggiani 2007
  • 7. Attività conoscitive per lelaborazionedel Piano di Bacino Regionale (2000) Studio preliminare sulle aree che potrebbero essere interessate da fenomeni di subsidenza fatto dal Dipartimento di Geologia e Geofisica nel 2000
  • 8. Indizi di subsidenzaRinaturalizzazione dell’area a ridosso dell’Oasi Lago Salso, che era stata Progressiva penetrazione del interessata dalle colmate mare e creazione di una storiche salt marsh a sud dell’Ippocampo Lesioni a manufatti
  • 9. POR Puglia “Coste” 2000-2006: 2000-MONITORAGGIO DEGLI INTERVENTI DI DIFESACOSTIERA E DELL’ EVOLUZIONE DEI LITORALI Rilievi DGPS Rete di capisaldi di precisione realizzati per monitorare la costa con Rilievi esterni Rilievi interni il sistema DGPS Ambito 2 Ambito 3
  • 10. POR Puglia “Coste” 2000-2006: 2000- risultati misure GPS• Differenze fra misure relative ad un intervallo di 29 mesi espresse in metri • In rosso i valori di subsidenza superiori all’errore strumentale • intervallo di osservazione troppo breve
  • 11. Monitoraggio con tecniche SARSi tenta di utilizzare le tecnologie SAR alle aree costiere al fine di avereun dato attendibile su un periodo di tempo lungo e verificare i trend inatto.Tale metodo sperimentato sull’area campione del Tavoliere potrà, sevalido, essere esportato con facilità a tutte le aree costiere. Lo studio è stato realizzato con la collaborazione dellIstituto di Studi sui Sistemi Intelligenti per lAutomazione (CNR – ISSIA di Bari) Il radar ad apertura sintetica (SAR) é uno strumento costituito da un radar di tipo convenzionale montato su una piattaforma mobile (un aeroplano o un satellite).
  • 12. Immagini radar acquisite ERS-1 dal 1991 al 1995 ERS-2 dal 1991 al 2001 intervallo temporale tra due acquisizioni successive 35 giorni (archivio ESA) https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/ers ENVISAT dal giugno 2003 al giugno 2008, fine missione aprile 2012 intervallo temporale tra due acquisizioni successive 35 giorni (archivio ESA) https://earth.esa.int/web/guest/news/featured-stories/image-gallery-may-12Immagini radar da acquisire TERRASAR X dal gennaio 2008 intervallo temporale tra due acquisizioni successive 11 giorni (Agenzia Spaziale Tedesca) http:// http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10002/
  • 13. SAR: approfondimenti Segue una breve descrizione del metodo. Alcuneimmagini, protette da copyright, non sono visibili, ma èriportata la fonte da cui si possono trarre. La trattazione, completa di un corso di formazione, èriportata sul Geoportale Nazionale Progetto Persistent Scatterers Interferometryhttp://www.pcn.minambiente.it /GN/progetto_psi.php?lan=it
  • 14. Geometria di acquisizione Fig. 6 Geometria di acquisizione Tratta da: CORSO Principi base della Tecnica Interferometrica http://-www.pcn.minambiente.it/-PC N/--progetto_psi1.php?lan=itUn sistema radar ad apertura sintetica si basa sullemissione di impulsielettromagnetici a microonde.Gli impulsi di energia sono inviati da un’antenna montata sulla piattaformadel satellite ed il segnale di ritorno (eco), dopo aver colpito gli oggetti alsuolo, viene registrato da opportuni strumenti presenti a bordo generandoun immagine bidimensionale le cui dimensioni sono la distanza dal sensore(range) e la direzione dell’orbita della piattaforma (azimut).
  • 15. Immagini SAR Ogni pixel immagazzina, sotto forma di un numerocomplesso, le informazioni di ampiezza e di fasederivanti dall’eco degli oggetti (retrodiffusori oscatterers) presenti nella cella di risoluzione cherappresenta. Fig. 6 Misurare le distanze Fig. 5 L’immagine SAR Tratta da: CORSO DI Tratta da: CORSO DI FORMAZIONE FORMAZIONE Principi base della Tecnica Principi base della Tecnica Interferometrica Interferometricahttp://-www.pcn.minambiente.it http://-www.pcn.minambiente.it/-PCN/--progetto_psi1.php?lan /-PCN/--progetto_psi1.php?lan =it =it
  • 16. Interferometria SAR Linterferometria SAR si basa sulla combinazione di dueimmagini SAR della scena, rilevate da posizioni leggermentediverse nello stesso istante o in un tempo differito e permettedi seguirne levoluzione nel tempo con unelevata sensibilitàagli spostamenti coerenti del suolo.
  • 17. Applicazioni SAR Data una coppia di immagini SAR e nota le posizione di ripresa dei satelliti per ciascuna di esse, sarà possibile ricostruire la posizione 3D di ogni pixel della scena.• Applicazione tipica: analisi della topografia della scena ripresa e generazione di DEM (Digital Elevation Model) ad alta risoluzione.
  • 18. Interferometria SARL’interferometria SAR va considerata come strumento perl’applicazione della tecnica Permanent Scatters, mediante laquale vengono considerati come “diffusori permanenti” parti diedifici, strutture metalliche, rocce esposte, in generale elementigià presenti al suolo, le cui caratteristiche elettromagnetiche nonvariano sensibilmente di acquisizione in acquisizione; questo nonaccade invece alla vegetazione, il cui aspetto muta di continuo.La griglia dei PS si può ritenere come una rete di stazioni GPS“non convenzionale non convenzionale”. Fig. 34 Che cosa sono i Permanent Scatters? Tratta da: CORSO DI FORMAZIONE Principi base della Tecnica Interferometrica http://-www.pcn.minambiente.it /-PCN/--progetto_psi1.php?lan =it
  • 19. Interferometria differenziale (D-InSAR) InSAR) Confronto di immagini derivanti da riprese multitemporali Monitoraggio di fenomeni dinamici: frane, subsidenza, faglie, singoliedifici Fig. 22 Misura Fig 39 Principali applicazioni interferometrica Tratta da: CORSO DI Tratta da: CORSO DI FORMAZIONE FORMAZIONE Principi base della Tecnica Principi base della Tecnica Interferometrica Interferometrica http://-www.pcn.minambiente.it Da: /-PCN/--progetto_psi1.php?lan http://-www.pcn.minambiente.it =it /-PCN/--progetto_psi1.php?lan =it
  • 20. Tecnica dei diffusori permanenti (Permanent Scatterers o PS) identificazione all’interno di una scena di bersagli isolati ed affidabili estremamente stabili nel tempo le misure di deformazione sono effettuate sui Permanent Scatterers precisione nell’ordine di pochi mm/anno
  • 21. Permanent Scatterers Interferometry (PSI) Monitoraggio degli spostamenti verticali di oggetti con caratteristiche di retrodiffusione stabili (manufatti antropici) nell’intervallo di osservazione. Fig. 24 approccio multi immagine Tratta da: CORSO DI FORMAZIONE Principi base della Tecnica Interferometrica http://-www.pcn.minambiente.it /-PCN/--progetto_psi1.php?lan =it
  • 22. Interferometria differenziale SAR: scelta immaginiTornando al nostro problema: subsidenza area costiera del Tavoliere: Immagini acquistate dall’ESA sottoponendo un “Category-1 Project” La scelta delle immagini è fatta utilizzando il software DESCW distribuito dall’ESA Immagini individuate secondo “sistema di coordinate track-frame” che indicano la traccia al suolo del satellite e la posizione di questo sulla sua orbita attraverso il numero del nodo
  • 23. Interferometria differenziale SAR: scelta immaginiPer il nostro studio è stata scelta per la serie ascendente la track 315,frame 827 (spostato di 8 nodi rispetto al frame “standard” 819), per quelladiscendente la track 222, frame 2773 (spostato di 8 nodi rispetto allostandard 2781)3 serie di immagini ERS ascendenti, ERS discendenti, ENVISATascendenti
  • 24. Copertura SAR utilizzata103 immagini ERS ed ENVISAT che ricoprono un intervallotemporale dal 1992 al 2008 Giallo: ENVISAT ascendenti; azzurro: ERS-1/2 ascendenti; rosso: ERS-2 discendenti
  • 25. Analisi preliminare in ampiezza Distribuzione dei PSC sul frame ENVISAT ascendente TRIGGIANI, 2011
  • 26. Analisi preliminare in ampiezza Si evidenziano per la zona costiera, ampie aree quasi prive di scatteratori (ERS desc) TRIGGIANI, 2011
  • 27. Definizione delle patchIl metodo dei Persistent Scatterers (PS) si è dimostratoestremamente valido in aree ad elevato numero didiffusori (aree urbane),per le aree extraurbane e le aree costiere il numerolimitato di bersagli stabili obbliga a compiere l’analisi suaree più piccole (patch), che vengono analizzateindipendentemente e poi correlate.La correlazione avviene settando un offset per ognipatch ossia le velocità vengono misurate rispetto ad unpunto di controllo, cioè a meno di un valore costanteLaddove è possibile elaborare patch parzialmentesovrapposte si può raccordare con bassi marginid’errore
  • 28. Analisi di fase indipendente L’elaborazione, che porta alla stima della velocità di movimento diogni PS, viene fatta in maniera indipendente per ognuna delle patch 15 mm/y -15Velocità medie in mm/a TRIGGIANI 2011
  • 29. Analisi di fase riscalata La velocità del punto di controllo sono modificate in modo dariscalare le velocità dei PS e raccordarle a quelle delle altre patchimmaginando un andamento regolare della subsidenza −15 mm/y 15 TRIGGIANI 2011
  • 30. Ricerca del punto di riferimento stabile La ricerca del punto stabile a cuiancorare le velocità di subsidenzaè stata condotta utilizzando i tassidi sollevamento calcolati nell’areaDE SANTIS et alii, 2010
  • 31. Ricerca del punto di riferimento stabile L’area di Coppa Nevigata risulta quella che da più tempo (410ky) ha subito una variazione minima (0,007mm/y) per cui può essere considerata il punto stabile Coppa Nevigata 0,007 mm/y (410ky) Foce Cervaro -0,21 mm/y Ippocampo(125ky)
  • 32. Particolari elaborazione ERS asc ERS desc1992-2000 1995-2000 ENVISAT asc 2003-2008
  • 33. Situazione Ippocampo: tendenze tendenze Triggiani et alii 2010
  • 34. Risultati: SAR Si evidenzia la presenza di una deformazione cheinteressa l’intero intervallo temporale analizzato,spazialmente distribuito a formare una depressionelentiforme centrata sul villaggio turistico Ippocampo Triggiani et alii 2009b
  • 35. Particolari IppocampoLa subsidenza sta accelerando negli ultimi anni Triggiani et alii 2009b soprattutto in corrispondenza della salt marsh
  • 36. Confronto con i dati del progetto VELISAR (INGV, 2007) Ers Desc 1995-2000 Ers asc 1992-2000 Da (http://kharita.rm.ingv.it-/gmaps/vel/-Index_it.htm)Il progetto Velisar utilizza nell’elaborazione l’intero frame e non singole patch. L’area costiera è in subsidenza con massimi incentrati su Zapponeta
  • 37. Confronto con i dati del progetto PST (Ministero dell’Ambiente 2010) ERS Asc 1992-2000 Da: http://-www.pcn.minambiente.it/-PC N/--progetto_psi1.php?lan=it Anche questo progetto utilizza nell’elaborazione l’intero frame e non singole patch. L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro raggiungendo il massimo a Zapponeta
  • 38. Confronto con i dati del progetto PST (Ministero dell’Ambiente 2010) ERS Asc 1995-2000 Da: http://-www.pcn.minambiente.it/-PC N/--progetto_psi1.php?lan=it L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro raggiungendo il massimo a Zapponeta
  • 39. Confronto dati vari progetti Velisar Ministero Dipartimento di Geologia e Ambiente Geofisica CNR - ISSIA Bari ERS ERS ERS ENVISAT (1992-2000) (1992-2000) (1992-2000) (2003-2008) (mm/y) (mm/y) (mm/y) (mm/y) Zapponeta -14 <vel <-8 -15 <vel< -9 ±-7 * ±0 * Ippocampo -14 <vel <-5 -9 <vel < -4 -10 <vel <-4 -12< vel< -7 salt marsh NO DATA Vel < -20 -6 ** Vel < -25* La differenza viene dal difficile raccordo tra la pacht dell’Ippocampo e quella di Zapponeta, dovuta a pochi PS fra le due Tesi PhD Triggiani 2011 aree ** Il valore è solo indicativo poiché ricavato da pochi PS
  • 40. Validità Interferometria differenziale e futuri monitoraggi Tutti i metodi mettono in evidenza che l’area è in subsidenza,solo non vi è perfetto accordo sull’entità. Negare la sua esistenza e dire che sarebbe il caso di iniziare unmonitoraggio con sistemi GPS vuol dire che molti studiosi hannosprecato tempo e soldi pubblici inutilmente. E’ invece il caso di individuare le cause del problema e trovarne irimedi. Comunque è il caso di continuare il monitoraggio conquesta metodologia acquisendo le immagini ENVISATdal 2008 al 2012 e tutte le future TERRASAR X chehanno un intervallo temporale tra due acquisizionisuccessive di soli 11 giorni. Al fine di risolvere i problemi legati alla scarsità e/omancanza in alcune aree di PS validi sarebbe il caso diinstallare una rete di coppie di riflettori artificiali ad hoc
  • 41. La subsidenza nel Tavoliere…• Subsidenza naturale connessa con fenomeni tettonici e isostatici• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di compattazione dei sedimenti di origine recente• Subsidenza antropica
  • 42. La subsidenza nel Tavoliere: fenomeni tettonici Coppa Nevigata 0,007 mm/y (410ky) Foce Cervaro -0,21 mm/y Ippocampo(125ky) Subsidenza naturale connessa con fenomeni tettonici eisostatici è pari a 0,21 mm/a valore registrato negli ultimi125.000 anni (DE SANTIS et alii, 2010)
  • 43. La subsidenza nel Tavoliere:• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di compattazione dei sedimenti di origine recente (Olocene spessore interessato 5-20 metri)Carotaggio eseguito il località Sciale delle Rondinelle - Manfredonia (FG)
  • 44. La subsidenza nel Tavoliere• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di compattazione dei sedimenti relativi a colmate storiche (spessore interessato 2-3 metri) Voli IGM 1955: F. 164 Foggia str.139 f. 8914; 1972: F. 164 Foggia str.1 f. 10239
  • 45. La subsidenza nel Tavoliere: cause antropiche • compattazione dei sedimenti per carico geostatico o per applicazione di sovraccarichi. • consolidazione dei terreni sciolti a grana fine in seguito all’estrazione di acque sotterranee (emungimento). Immagine delle campagne delTavoliere con numerosi pozzi e vasconi Lesioni dovute a subsidenza per per raccolta di acque. Volo 2005 emungimenti
  • 46. La subsidenza nel Tavoliere: cause antropiche• processi di erosione e trasporto di particelle fini (“piping”) all’interno di pozzi mal realizzati o che prelevano portate eccessive. Tale processo porta alla formazione di vere e proprie cavità nel sottosuolo e genera un impoverimento tessiturale Esempio di materiale portato in superficie da pozzo per acqua realizzato con filtri errati
  • 47. La subsidenza nel Tavoliere: cause antropiche• consolidazione per estrazione di idrocarburi. La subsidenza si manifesta come risultato della compattazione in profondità delle rocce serbatoio e conseguente deformazione dei terreni di copertura sovrastanti
  • 48. Possibili cause subsidenza Ippocampo 1975 Si noti l’area poco coltivata e poco antropizzata Volo IGM 1975: F. 164 Foggia str.1 f. 10239
  • 49. Possibili cause subsidenza Ippocampo Agricoltura molto sviluppata con conseguente prelievi in falda in zona di divieto assoluto di emungimento Immagini tratte da Google Earth
  • 50. Altre possibili cause subsidenza IppocampoNegli ultimi anni, in concomitanza di eventi meteomarini intensi,alcune aree retrodunari vengono allagate e si stanno convertendoin “salt marsh” Allagamenti area “Ippocampo” (Manfredonia)
  • 51. Altre possibili cause subsidenza Ippocampo Processi dovuti a variazioni volumetriche delle argille connessealla variazione della soluzione circolante, ancora tutti da studiare,collegati: all’ingressione dell’acqua marina a seguito di mareggiate al graduale miscelamento e sostituzione dell’acqua dolce delle varie falde sfruttate e presenti al di sopra delle argille subappennine con acqua salata (spessore interessato fino a 100 metri)
  • 52. Proiezione per il futuro a cui si dovrà aggiungere la subsidenza • profondità di• Aree penetrazione inondate nell’entroterra: 1700ha 5Km• Aree salse • profondità di e palustri penetrazione 800ha nell’entroterra: 6Km Tesi di laurea: Triggiani 2007
  • 53. Lavori citatiAA.VV. (2000) - Attività conoscitive per lelaborazione del Piano di Bacino Regionale. Rapporto interno Regione Puglia realizzato dal Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’Università degli Studi di Bari.AA.VV. (2009) – Monitoraggio fisico degli interventi di difesa delle coste già finanziati e realizzati, misura 1.3 – Azione 2b e 4 del POR Puglia 2000-20006. Rapporto interno Regione Puglia.DE SANTIS V., CALDARA M., DE TORRES T. & ORTIZ E. (2010) - Stratigraphic units of the Apulian Tavoliere plain (Southern Italy): chronology, correlation with marine isotope stages and implications regarding vertical movements. Sedimentary Geology, 228, 225-270, 7 figg., 2 tabb., Amsterdam.MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL SUOLO. Corso di formazione: Principi base della Tecnica Interferometrica. http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/-- progetto_psi1.php?lan=itMINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL SUOLO. Progetto Persistent Scatterers Interferometry: http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/--progetto_psi1.php?lan=itTRIGGIANI M. (2007) Ricostruzione storico-ambientale dell’evoluzione della bassa valle del Candelaro mediante tecniche di analisi e comparazione GIS. Tesi di Laurea Specialistica in Scienze della Natura, Università di BariTRIGGIANI M. (2011) Le tecniche di interferometria radar applicate allo studio della subsidenza nel Golfo di Manfredonia (FG). Tesi di Dottorato in Geomorfologia e Dinamica Ambientale ciclo XXIII, 92 pp., ISBN 978-88-7522-039-6.TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009a) - Studio della Subsidenza nel Golfo di Manfredonia (FG) con Ausilio di Tecniche D-InSAR. Atti 13 Conferenza Nazionale ASITA, Bari 1-4 dicembre 2009, pp. 1795-1800, ISBN 978-88-903132-2-6.TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009b) - Investigation of subsidence in the Manfredonia Gulf (Southern Italy) through multitemporal DInSAR techniques. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-7341-1, 2009EGU General Assembly 2009.TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F. & CALDARA M. (2010) - Investigation of Subsidence in the Manfredonia Gulf (Southern Italy) Through Multitemporal DInSAR Techniques, Proc. FRINGE 2009, ESA SP-677, Frascati, Italy, 30 Nov. – 4 Dec. 2009. http://earth.eo.esa.int/workshops/fringe09/proceedings /papers/p2_53trig.pdf