Cosa abbiamo scoperto

Obiettivi del progetto Tweet

Il progetto SIT-Mew si è occupato della definizione ed implementazione di un sistema di early warning delle calamità naturali, fondato sulle reti di monitoraggio sismico e vulcanico e di una piattaforma integrata di telecomunicazioni a larga banda per un sistema di supporto post evento nella Regione Campania. L'Early Warning, nel caso del rischio sismico o vulcanico, indica la possibilità di lanciare un allarme nell'imminenza di un'eruzione, oppure, immediatamente dopo la registrazione di un evento sismico, da parte di una rete di sensori, tenendo conto che le onde sismiche viaggiano ad una velocità inferiore rispetto a quella delle informazioni. La ricerca, il cui obiettivo è la mitigazione del rischio sismico e vulcanico, visto che tali eventi calamitosi non possono essere bloccati, è partita dal presupposto dell'impossibilità di calcolare esattamente tempo, località e dimensione di un evento atteso, mentre si può realizzare una predizione, cioè calcolare probabilisticamente ( con maggiore affidabilità per le eruzioni vulcaniche, rispetto ai terremoti) un'eruzione e maggiormente un'allerta data dopo l'inizio e prima della fase distruttiva di un sisma, per intraprendere le azioni per la mitigazione dei danni che ne derivano.

Attività previste

Il progetto è stato attuato attraverso un processo di Data Mining. Utilizzando un software open source, sono state realizzate le seguenti attività:
- studio e definizione dei requisiti per l'applicativo EW e per la rete trasmissiva;
- reti di sensori integrati in sistemi di telecomunicazione a larga banda;
- elaborazione di dati per la gestione del territorio e delle emergenze in caso di calamità naturali basato su metodologie di EW;
sistema integrato di reti a larga banda;
- realizzazione e validazione di un prototipo di un'applicazione di EW in Campania.
La sede del Dipartimento di Ingegneria Strutturale della Federico II è stata utilizzata per il dimostratore di progetto per sperimentare il sistema di monitoraggio attraverso un sistema MEMS ( Micro Electro Mechanical Sensors). L'edificio è stato utilizzato come terminale dell'allarme e, oltre alle verifiche sui tempi di trasmissione e attivazione dei dispositivi di protezione, è stata effettuata un'analisi strutturale dell'edificio.
Per condurre una ricerca adeguata, i dati sono stati creati in modo sintetico al fine di ottenere delle regole che consentissero l'applicazione di dati storici a quelli più moderni e recenti. I dati sono stati messi a confronto con quelli del terremoto dell'Irpinia - del 23 novembre 1980 - che, con una magnitudo di 6,9 gradi Richter, è stato uno dei più pericolosi in Italia, e quelli dei terremoti giapponesi, che sono molto simili a quelli campani. La pericolosità di un terremoto viene misurata in magnitudo, rispetto alla scala Richter, anche se gli effetti dannosi possono dipendere da altri fattori, quali le tecniche di costruzione degli edifici.
Un sisma produce 2 tipi di onde: quelle P, di minore ampiezza che sono molto veloci e quelle S , più lente, ma distruttive.
Sfruttando la differenza di velocità - dopo che si son verificate le prime onde prodotte dal sisma - è possibile lanciare l'allerta prima che arrivino le onde distruttive. I dati raccolti attraverso i sensori, una volta processati, sono stati trasformati ed analizzati per formulare delle regole analitiche per la classificazione dei terremoti.
E' stato realizzato il modello per ottenere automaticamente le caratteristiche del terremoto in corso e far partire l'allerta quando la magnitudo è uguale o superiore al 5° della scala Richter.
Per la realizzazione del progetto sono stati impiegati circa quattro anni, con 1 anno di proroga rispetto ai tempi previsti.

Origine del progetto

Il progetto, secondo quanto risulta dalla sua scheda, è stato finanziato dal MUR nel quadro dell'art 12 del D.M. 593/2000 e presentato secondo le indicazioni del D.D. n449 del 10/03/2006 idee progettuali del PNR 2005-2007, nell'ambito dei grandi progetti strategici GPS.
Ammesso al finanziamento PON CONV. FERS per 936.000.00 euro, di cui contributo pubblico 892,835, 00 euro, completamente erogato, programma R&C, ambito Ambiente ed Ecologia
Soggetto attuatore è stato il: Centro Italiano di Ricerca Aerospaziale (C.I.R.A. Scpa) , in collaborazione con imprese medio grandi, tra cui Selex Communications,spa, Telecom Italia spa, Consorzio T.R.E., (Tecnologie per il Recupero Edilizio), Alcatel spa, Telespazio spa, I.T.S. ( Information tecnology Service), con prestigiosi enti di ricerca, quali il Dipartimento di Ingegneria civile della Federico II di Napoli, l'ENEA e l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) di Napoli
L'ammontare totale dei contributi previsti è stato di 12.313.180,15 euro completamente erogati.

Soggetti Beneficiari

Il terremoto è uno degli eventi naturali più dannosi per l'uomo, soprattutto con gli insediamenti in aree a forte sismicità, perché non possono essere previste in modo esatto le tempistiche e la sua localizzazione. L'urbanizzazione amplifica i danni connessi ai rischi geologici, non solo per l'aumento della popolazione esposta, ma anche, come in Europa, per l'alta concentrazione di articolate reti di servizi essenziali (elettricità, gas, acqua, telecomunicazioni ) in zone geograficamente limitate. Per l'interdipendenza tra attività industriali e commerciali, una catastrofe naturale - in una località - potrebbe far sentire i suoi effetti in aree anche molto lontane da quella colpita. Anche un terremoto di moderata intensità potrebbe avere effetti molto rilevanti: in Europa, e particolarmente in Italia, una percentuale molto significativa di edifici è stato costruita molti secoli fa, con tecniche inadeguate rispetto alle forze scaturenti da un terremoto e, inoltre, seppur le strutture avessero caratteristiche antisismiche, i terremoti potrebbero provocare danni agli elementi non strutturali e ai loro contenuti. Se consideriamo un museo, ad esempio, il contenuto è molto sensibile alle vibrazioni e può subire notevoli danni.
Interventi estesi per ridurre la vulnerabilità degli edifici, sono molto costosi e difficili da attuare, oltre che, come si è visto, inefficaci sotto certi aspetti.
Le metodologie di Early Warning risultano, al momento, le più indicate per operare in modo efficace per la riduzione dei rischi naturali in tempo reale, agendo principalmente sui tempi di esposizione al rischio.
Attraverso i sistemi di EW; si potrebbero; in linea di principio; fermare le operazioni chirurgiche; rallentare o fermare treni; ritardare il decollo o l'atterraggio di aerei, avvisare gli studenti a scuola, interrompere l'erogazione di sostanze pericolose, ecc. Sono tutte operazioni molto semplici, ma efficaci per limitare significativamente le conseguenze di un evento catastrofico.

Contesto

La Campania è una delle Regioni d'Europa con la più alta concentrazione di rischi naturali per rischio sismico, vulcanico e dissesto idrogeologico.
L'area campana è una zona ad intensa sismicità, soggetta a terremoti di origine sismica e tettonica, aventi epicentro nell'area dell'Appennino. Alcuni terremoti localizzati al confine tra Campania e Molise e, tra Campania, Puglia e Basilicata hanno provocato danni per migliaia di chilometri. La Campania presenta, inoltre, due grandi aree soggette ad alta pericolosità vulcanica: l'area vesuviana e i Campi Flegrei. Le criticità dipendono dal fatto che il territorio è geologicamente molto giovane, come il resto della penisola italiana.
Stimare la probabilità di eruzione del Vesuvio, dell'isola d'Ischia o dei Campi Flegrei potrebbe essere possibile, anche se in tempi brevi, grazie ad uno studio dell'INGV di Napoli, sui fenomeni precursori di un'eruzione e la loro storia eruttiva. Il Vesuvio e i Campi Flegrei, infatti, sono monitorati h 24, attraverso osservazioni strumentali dei loro fenomeni fisici, chimici e geologici.
Sempre per le stesse finalità la Commissione Europea ha finanziato due progetti in successione, SAFER e REAKT, con l'obiettivo di sviluppare e sperimentare l'Early Warning nelle principali aree sismiche dell' area euro-mediterranea
Per quanto riguarda nello specifico il Centro Italiano di Ricerca Aerospaziale, si è inserito nel progetto I.D.E.S, Intelligent Data Extraction System.

Avanzamento

Il progetto ha avuto inizio il 1/07/2007, si è concluso il 30/05/2011 con 1 anno di proroga rispetto ai tempi previsti, come risulta dalla scheda di progetto.
Il progetto si è concluso, contrariamente a quanto riportato sul sito di opencoesione.gov, che lo considera ancora in corso di svolgimento.

Risultati

La ricerca ha sviluppato una piattaforma per la trasmissione del messaggio di allarme nel caso di evento catastrofico e e dei relativi apparati per la ricezione di tali segnali. Il prototipo è stato utilizzato, in Campania, in una rete di sensori EW, denominata ISINet, Irpinia Sismic Network, costituito da circa 30 stazioni di rilevamento, che monitorano continuamente le vibrazioni del suolo, collocate nella zona dell'Appennino meridionale. ISINet è gestita ed utilizzata da un gruppo di ricercatori geofisici del Dipartimento di Fisica della Federico II di Napoli e dall'Osservatorio Vesuviano dell'INGV di Napoli.
Il vantaggio di questo sistema è che, attraverso analisi probabilistiche, consente la localizzazione del sisma e la registrazione della sua magnitudo che evolve man mano che più stazioni sono investite dalle onde.

Rischi

Sono state poste molte speranze che l'obiettivo della previsione delle calamità naturali fosse prossimo ad essere raggiunto. In verità i diversi programmi di ricerca dei paesi all'avanguardia nel settore, non hanno ottenuto i risultati attesi, come dimostra anche il recente catastrofico sisma in Turchia e Siria. Anche per i vulcani manca la certezza che un'eruzione possa essere prevista, in quanto la struttura teorica alla base della previsione è ancora molto debole. E, se un 'eruzione fosse prevista in base all'esperienza, qualche giorno prima del suo verificarsi, non ci sono elementi certi sulla tipologia di eruzione e sulla sua evoluzione
Inoltre, durante un terremoto, il tempo a disposizione per mettersi in sicurezza dopo l'allarme, sarebbe estremamente breve e quindi praticamente inutile per compiere qualsiasi azione di protezione personale.
Infine l'implementazione di questi sistemi, comporta sostanziali problemi di responsabilità legale, non regolamentata, in caso di falso o mancato, come dimostrato dal processo dell'Aquila ai sismologi della Commissione Grandi Rischi per l'errata comunicazione del rischio culminato col terremoto distruttivo del 2009.

Metodo di indagine

Come sono state raccolte le informazioni?

• Raccolta di informazioni via web
• Visita diretta documentata da foto e video
• Intervista con gli utenti/beneficiari dell'intervento
• Intervista con altre tipologie di persone
• Intervista con i soggetti che hanno o stanno attuando l'intervento (attuatore o realizzatore)

Ing Gianpaolo Romano, project manager progetto Sit MEW
Ing Michele Ferrucci, ingegnere informatico esperto in telecomunicazioni, ricercatore del CIRA
dott. Gaetano Zazzaro, esperto in data analitycs, ricercatore del Cira
dott. ssa F.M.Pisano, ricercatrice del CIRA
prof. Dario Tedesco vulcanologo DISTABIF
prof Gaetano Godano geologo DISTABIF
prof. Nunzio Perreca, Docente dell'ITI-Ls " F. Giordani" esperto in Vulcanologia
Non abbiamo potuto incontrare in presenza l'ing IUNIO Iervolino Dipartimento di ingegneria Strutturale della Federico II, in quanto all'estero per lavoro, ma ha cortesemente risposto alla nostra richiesta.
Abbiamo contattato i Responsabili dell'Osservatorio Vesuviano e dell'Istituto di Vulcanologia e Geologia di Napoli, che non hanno risposto alla nostra email.

Domande principali

1) Quali sono stati i motivi per cui è stato scelto di operare questa ricerca e qual è stato l'aspetto più significativo? (ing Gianpaolo Romano, project manager progetto SIT MEW)
2) Quali sono state le maggiori difficoltà incontrate durante la ricerca? (dott. Gatano Zazzaro, ricercatore CIRA)

Risposte principali

1) Prima di tutto voglio evidenziare che il nostro Centro di Ricerca partecipa sempre alle call per i bandi europei, perché rappresentano un'importante occasione per sviluppare le ricerche nei nostri campi di interesse, ma soprattutto perché consentono un arricchimento delle nostre conoscenze e competenze, attraverso il confronto e la collaborazione con altri ricercatori. Uno degli aspetti fondamentali è proprio questa metodologia di lavoro interdisciplinare, di cui il progetto SIT_Mew rappresenta un significativo esempio, in quanto è stata stato un lavoro molto complesso, innovativo per lo stato dell'arte, realizzato grazie alla collaborazione di ricercatori con competenze eterogenee.
Quella dell'Early Warning, nella sua accezione più generale connessa ai rischi ambientali, ma anche ai rischi antropici, quali il terrorismo o la dispersione di sostanze tossiche da un impianto, è oggetto di sempre maggiore attenzione dei vari paesi a livello internazionale, rappresentata ai primi posti nella scala delle priorità dei finanziamenti.
Negli ultimi decenni i ricercatori hanno dedicato moltissimi sforzi per sviluppare sistemi di allerta per la riduzione e mitigazione del rischio geologico.

2) In prima analisi è necessario considerare che,a tutt'oggi, non è possibile fare una prediction , cioè calcolare esattamente tempo , località e dimensioni di un evento atteso , mentre è possibile operare un forecasting, cioè calcolare probabilisticamente tempo, località e dimensioni , come pure un Early Warning, cioè un'allerta data dopo l'inizio di un evento e prima della fase distruttiva per intraprendere azioni di protezione. La difficoltà maggiore è stato reperire i dati in quanto per la realizzazione del modello di prototipo, dovendo considerare un evento molto distruttivo, si è fatto riferimento al terremoto dell'Irpinia del 23 novembre del 1980, rispetto al quale non esisteva ancora la rete sismica ISINet.. Per cui molti dati sono stati simulati e sono stati creati dei dati sintetici, attraverso degli algoritmi che consentissero il confronto tra dati storici e recenti per l'individuazione della pericolosità dell'evento misurato.
Un'altra difficoltà è stata la riduzione dei falsi allarmi, che rischiavano di rendere inefficaci le allerte.