RelationsHips between meteo-climAtic paraMeters and ground surface deforMation time sEries in mountain enviRonments

Un progetto di ricerca condotto nell'ambito del più vasto progetto d'Interesse NextData. (HAMMER)

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Background

Esiste una mancanza di informazione relativamente agli effetti dei cambiamenti climatici e ambientali sulla frequenza e sull’intensità delle frane e dei loro fenomeni d’innesco (Huggel et al., 2012). Il problema è particolarmente sentito nelle aree montuose, dove i cambiamenti climatici e ambientali, naturali e indotti dall’uomo, possono alterare in modo significativo la frequenza e l’intensità dei processi, con una grande incognita relativa agli effetti, sul breve e sul lungo periodo, sul territorio e sull’ambiente. HAMMER intende raccogliere serie storiche della deformazione al suolo, e analizzare gli eventuali cambiamenti dello stile di deformazione associati alle variabili meteorologiche e climatiche nel tempo.

Reference: Huggel C., Clague J.J., Korup O., 2012 – Is climate change responsible for changing landslide activity in high mountains? Earth Surf. Process. Landforms, 37, 77-91.

Scopo

Obiettivi principali del progetto sono:

  • Raccolta di misure di deformazioni al suolo e sottosuolo in aree in frana nelle Alpi, Appennino, Pirenei e Ande (Figura 1).

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Figura 1. Test sites location.

  • Raccolta di serie storiche di variabili meteorologiche per le stesse aree dove sono state raccolte le misure di deformazione.
  • Dimostrare la potenzialità della tecnica DinSAR nel fornire serie storiche di deformazione al suolo decennali in ambienti fisiografici differenti.
  • Verificare la possibilità di trovare correlazioni tra le serie storiche meteorologiche e le serie storiche delle deformazioni al suolo nelle aree di studio selezionate.

Metodi

L’analisi dei movimenti superficiale è volta a definire l’evoluzione geomorfologica di frane singole o multiple. L’analisi a breve termine dei movimenti superficiali è ottenuta attraverso analisi quantitative e semi-quantitative di dati topografici tridimensionali a misure ad alta accuratezza ottenute utilizzando diverse tecniche di monitoraggio (Giordan et al., 2013). Nel progetto HAMMER, le analisi dei movimenti superficiali viene effettuata principalmente con le tradizionali tecniche di monitoraggio in situ (Stazione totale, ricevitori GPS, LiDAR terrestre, Ground Bases radar; estensimetri; inclinometri), le quali forniscono serie storiche di deformazione del suolo a campionamento molto elevato, adatto per ricostruire l’evoluzione di singoli fenomeni nel tempo. I dati sono forniti da precedenti studi interni al CNR-IRPI di Torino, in particolare del gruppo GMG (http://gmg.irpi.cnr.it), e al CNR-IRPI di Perugia (http://geomorphology.irpi.cnr.it/). Sono state utilizzate inoltre le tecniche DInSAR, le quali aumentano significativamente l’informazione disponibile sui movimenti superficiali, in particolare in termini di risoluzione spaziale, e risultano particolarmente adatte per il monitoraggio superficiale a scala regionale. Le missioni ESA ERS-1/2 e ENVISAT ASAR forniscono un numero elevato di immagini SAR, generando un vasto archivio di informazioni relative al periodo 1992-2010. Le serie storiche di deformazione al suolo ottenute permettono di seguire la deformazione al suolo nel tempo per la maggior parte del mondo, con un campionamento dati mensile.

Risultati

I principali risultati attesi dal progetto sono:

  • Analisi di letteratura scientifica e tecnica per determinare dove sia disponibile informazione di tipo quantitativo relativamente alla deformazione superficiale e sub-superficiale in aree in frana, a per quali periodi.
  • Confronto tra delle serie storiche di deformazione superficiale e sub-superficiale e dei parametri meteoclimatici.
  • Valutazione critica dell’uso di prodotti DInSAR per predisporre serie storiche di deformazione di più decenni per le aree di frana, e la loro correlazione con le variabili meteorologiche e climatiche.
  • Correlazione delle serie storiche disponibili per le aree test selezionate.
  • Valutazione della fattibilità e dei costi per una sistematica estensione delle attività condotte in HAMMER in Italia e nella altre regioni montane nel mondo.

Prodotti

Le attività svolte nel primo anno di lavoro sono state:

  • Raccolta delle serie storiche di deformazione fornite da misure in-situ e dati meteorologici in 2 siti test localizzati nelle Alpi: Frana di Gardiola e Frana di Grange Orgiera e 2 siti in ambiente Appenninico: Frana di Montaldo di Cosola e Frana di Ivancich.
  • Raccolta dati meteorologici/climatici registrati in stazioni di rilevamento meteorologhe vicine alle aree di studio utilizzando i siti web: http://www.regione.piemonte.it/ambiente/aria/rilev/ariaday/annali/meteorologici, e http://www.idrografico.regione.umbria.it/annali/default.aspx.
  • Compilazione di schede di metadato come richiesto dal progetto NextData (http://geonetwork.evk2cnr.org). I metadati sono stati registrati con le informazioni richieste dalle direttive europee INSPIRE (http://essi-lab.eu/do/view/GIcat/InspireMetadata).
  • Organizzazione di un sito FTP per raccogliere e favorire lo scambio interno dei dati (Tabella 1).

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Tabella 1. FTP structure.

  • Ricerca ed analisi della letteratura scientifica e tecnica per determinare dove le informazioni quantitative di superficiali e sub-superficiali relative alla deformazione nelle aree di frana risultano disponibili, e per quali periodi. E’ stato compilato un database di articoli scientifici e tecnici. È stato generato un file excel, il quale elenca circa 100 record e gli articoli sono classificati sulla base di vari criteri (Tabella 2). Il file riporta informazioni generali, quali autore, titolo, rivista di pubblicazione/volume, anno, parole chiave, tipologia di articolo.

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Tabella 2. LITERATURE REVIEW.

  • Processamento di immagini SAR (provenienti da missioni di osservazione della superficie terrestre ERS-1/2 e ENVISAT ASAR dell’ESA) relative al periodo 1992-2010. E’ stato utilizzato il servizio di processamento on demand dell’ESA (G-POD, http://gpod.eo.esa.int/), un servizio basato sulla recente tecnica Parallel-SABS (Casu et al., 2014), al fine di generare mappe della velocità media e serie storiche di deformazione. Il processamento ha riguardato la regione Val d’Aosta (Figura 2).

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Figura 2. VdA SBAS result.