Remote Sensing

Il progetto Bess “Pocket Beach Management & Remote Surveillance System” è finalizzato alla conoscenza, conservazione e gestione delle “Pocket Beaches” ovvero di quelle spiagge presenti in particolari nicchie ambientali. sarà possibile attraverso la realizzazione di una Rete di Monitoraggio che permetterà di controllare l’evoluzione nel tempo e definire  i processi responsabili dei fenomeni di erosione costiera che minacciano l’esistenza delle Pocket Beaches.

Obiettivo della rete di monitoraggio è quindi, la possibilità di restituire strumenti di gestione per lo studio dell’entità dei fenomeni utili alla mitigazione del rischio. L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Palermo installerà stazioni multiparametriche dotate di sensori sismici (velocimetri e accelerometri) anemometri, videocamere e sonde CTD, dispositivi dotati di strumentazione necessaria per la misurazione della Conduttività Elettrica, della Temperatura e della Profondità dell’acqua.

Le Stazioni Multiparametriche saranno installate in spiagge selezionate, sulle coste Siciliane e Maltesi scelte come siti campione per lo studio della evoluzione delle Pocket Beaches. Nella scelta dei siti, sono stati presi in considerazione dei parametri che definiscono la geomorfologia, la litologia ed l’esposizione al regime meteo-marino e inoltre, le pressioni antropiche presenti. Una volta installate le stazioni, i dati raccolti verranno acquisiti attraverso un monitoraggio da remoto, e raccolti nella sala di monitoraggio della Sezione di Palermo.

I dati della Rete Ondametrica Nazionale (RON), sistema di rilevamento dello stato del mare, saranno utilizzati per una pre-definizione delle caratteristiche spettrali sul lungo periodo dei segnali indotti dal moto ondoso. L’analisi spettrale verrà utilizzata per lo studio dei microsismi indotti dal frangersi delle onde, che sono in grado di fornire indicazioni su genesi, ampiezza e direzionalità del moto oscillatorio indotto dalle onde e comprenderne la ricaduta per la evoluzione della morfologia costiera, delle aree che ospitano le Pocket Beaches.

Lo studio di tale tipo di microsismicità attraverso l’installazione di sensori di movimento nelle aree costiere è particolarmente utile ai fini del progetto BESS considerato che, il dato acquisito può essere analizzato in chiave spettrale per analizzare le frequenze interessate dai microsismi e metterle in relazione con le condizioni meteo presenti nelle giornate di acquisizione.

 

 

Per esaminare queste correlazioni i dati acquisiti sono elaborati come “helicorder”, variazione dell’oscillazione nel tempo, come spettro, come spettrogramma ed infine in modalità particle motion (Fig.1).

Fig.1: dati acquisiti ed elaborati come helicorder (a),  spettro (b), spettrogramma (c) e particle motion (d).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un test finalizzato alla valutazione della corretta funzionalità degli osservatori è stato condotto tra il 20 e il 24 settembre 2019 dall’INGV di Palermo nella località di Marineo (Sicilia). Nello specifico è stato fatto un test di comparazione tra due sensori Titan Nanometrics e Titan Nanometrics Posthole (Fig. 4, a, b, c, d). Entrambi sono sensori accelerometrici con una meccanica che permette di dare una risposta appropriata su larga banda (DC-430 Hz). La differenza tra i due accelerometri risiede nelle peculiari caratteristiche di costruzione ed installazione: il Titan Nanometrics viene semplicemente installato “in land”, sulla superficie; il Titan Nanometric Posthole  possiede un sensore accelerometrico triassiale alloggiato in un involucro impermeabile in acciaio inossidabile installato “in hole” a qualche metro di profondità. Il test ha permesso di capire se i due sensori, con le loro peculiari modalità di installazione “in land” and “in hole”, restituissero la medesima risposta per un medesimo sito e tempo di acquisizione.

Fig. 2: a) L’accelerometro Titan Nanometrics, b) L’accelerometro Titan Nanometrics Posthole, c) Fasi precedenti all’installazione degli accelerometri Titan e Titan Posthole, posto all’interno del vessel.                                                                                                                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e) PSD calcolata per l’acquisizione degli accelerometri Titan (linea blu) e Titan Posthole (linea rossa) nel sito di Marineo

Le operazioni di acquisizione sono state effettuate con l’installazione sottomarina di un Vessel a profondità di 5 m. All’interno del Vessel, assemblato nei laboratori della sezione di Palermo, sono stati inseriti un accelerometro e un velocimetro 4.5 Hz con banda allargata. L’acquisizione del segnale è stata realizzata al fine di descrivere il moto oscillatorio del sedimento sottomarino ed ha avuto una durata di 24 ore. Da un’analisi qualitativa del dato acquisito è stato notato che ai fini progettuali un velocimetro con caratteristiche broadband potrebbe risultare più utile in caso di installazione dei sensori all’interno del sedimento sottomarino e più in generale per acquisire ed analizzare oscillazioni di tipo weak motion che caratterizzano i microsismi che derivano dall’attività esogena in ambiente costiero. 

Un ulteriore test per il monitoraggio multiparametrico delle Pocket Beaches è stato fatto tra il 6 ed il 9 marzo 2020 con una campagna di acquisizione dati condotta nell’area del promontorio di Capo Milazzo, tra Punta Baldassarre ad Ovest e Punta Mazza ad Est uno dei siti all’interno della pocket beach della Renella, Messina.

E’ stato installato un Vessel ospitante un accelerometro Titan Ph. Per l’installazione è stata realizzata una apposita cavità dove è stato inserito un contenitore in PVC per mantenere l’ambiente stagno; successivamente inserita la strumentazione ricoperta con teli isolanti per ottenere una parziale coibentazione termica. Il test è stato eseguito senza la stazione anemometrica, necessaria  per considerare i possibili fenomeni di interazione (riflessione, rifrazione e diffrazione) delle onde forzate rispetto alla morfologia della baia, che  da progetto sarà realizzata dall’Università di Messina. La prossimità della stazione sismica con l’anemometro una volta installata permetterà di individuare i possibili drift delle onde nel sito ed esaminarne la risposta spettrale acquisita dai sensori. (Fig.3)

Fig.3: Ubicazione della stazione sismica installata nelle giornate comprese dal 06 al 09 Marzo 2020 sul promontorio di Capo Milazzo sovrastante la pocket beach della Renella

I dati acquisiti sono stati confrontati con dati meteo estrapolati da stazioni metereologiche presenti nell’area di Milazzo. Con la comparazione dei dati, tra il regime meteo locale nei giorni di acquisizione, con il dato sismico rilevato si è cercato di trovare possibili corrispondenze tra l’aumento dell’intensità dei venti e l’aumento della potenza spettrale delle frequenze che possono essere maggiormente interessate e collegate all’azione degli agenti meteomarini.

Per mettere in relazione le condizioni meteo-marine con il segnale acquisito sono stati analizzati gli spettrogrammi relativi alle tre componenti dell’accelerometro Titan Ph. Da una semplice analisi qualitativa si è notato che nelle sezioni degli spettrogrammi, in cui più bande di frequenze vengono interessate da una maggiore potenza spettrale, corrispondono condizioni meteo relative ad un aumento della velocità del vento. La direzionalità del segnale acquisito è uno strumento che può risultare di fondamentale importanza per analizzare il dato sismico e metterlo in relazione con il possibile agente metereologico che lo ha generato e con l’entità dello stesso.