La Rete Sismica Nazionale è composta da stazioni dislocate sul territorio italiano, pronte a carpire qualsiasi segnale proveniente dalla Terra: quanto più è densa, tanto più accurata è la localizzazione di un evento sismico. Ma cosa succede se un terremoto avviene in mare? Niente paura, in questo caso entrano in gioco le stazioni sismiche sottomarine. Per capire come funzionano abbiamo intervistato Giuseppe D’Anna, tecnologo dell’INGV – Sezione di Catania OE - presso l’Osservatorio di Gibilmanna
Giuseppe, cosa fate nel vostro laboratorio?
L’OBS & Earth Lab di Gibilmanna è un laboratorio di sviluppo tecnologico specializzato nella progettazione e produzione di sistemi sottomarini “stand alone”,e da qualche anno, su richiesta del Presidente dell’INGV, ha messo a disposizione le proprie competenze per la realizzazione di stazioni cablate in mare. Attualmente il personale è composto da tre unità, di cui io sono il responsabile.
Recentemente abbiamo eseguito l’installazione di un sismometro sul fondo di un conductor pipe della piattaforma petrolifera ROSPO MARE C appartenente alla società Edison, ma non è tutto. Mettendo a frutto l’esperienza acquisita nella realizzazione dei sistemi sottomarini, soprattutto in relazione al bassissimo consumo energetico richiesto da tali sistemi, recentemente abbiamo sviluppato e prodotto strumentazione destinata all’utilizzo in terra. L’ultima realizzazione in ordine temporale è un sensore velocimetrico denominato ETL3D/5S che, grazie alla sua buona risposta nell’intervallo 5s-100 Hz, risulta ottimale per l’utilizzo nelle reti dense di monitoraggio sismico. Questo sensore è attualmente utilizzato nelle stazioni dell'Osservatorio Sismico Urbano (OSU-CT) installato nella città di Catania. Inoltre abbiamo realizzato una stazione sismica portatile, denominata PGS1 “all in one”, che contiene all'interno tutto quanto occorre per acquisire i segnali sismici in campagna. La caratteristica fondamentale di questa stazione è quella di riuscire ad acquisire i segnali sismici, utilizzando la sola piccola batteria interna, per almeno 40 giorni!
Perché è importante estendere la rete sismica in mare?
L'Italia è circondata da oltre 6000 km di costa e il problema che si pone l’operatore della sala di monitoraggio, al verificarsi di un evento sismico sulla fascia costiera, è quello della localizzazione esatta. A causa della geometria dell’attuale rete di monitoraggio accade che le soluzioni per la localizzazione epicentrale tendono a “tirare” l’epicentro verso la costa a causa di un gap di circa 180° nella geometria di rete. Estendendo la rete sismica in mare, questo gap si riduce notevolmente rendendo così la localizzazione del terremoto molto più accurata.
Quando e dove è stata installata la stazione sismica ROSPO?
ROSPO è una stazione sottomarina frutto di una convenzione attuativa tra DGS-UNMIG, INGV, ed EDISON SpA quale associato di Assomineraria; in particolare Edison ha messo a disposizione un conductor pipe, mai utilizzato, della piattaforma Rospo Mare C (al largo di Chieti, in Abruzzo) per l’installazione di una stazione sismica. Tale conductor pipe affonda per una cinquantina di metri nei sedimenti marini che si trovano a 100 metri di profondità. Da gennaio 2020, la stazione sottomarina installata funziona regolarmente ed è entrata a far parte della Rete Sismica Nazionale. I segnali sono resi disponibili, in tempo reale, attraverso un canale VPN crittografato operativo tra la rete EDISON e la rete INGV di Roma.
Come è stato disposto il sensore in mare?
All'interno del conduttore pipe abbiamo installato un sistema costituito da un sensore sismico sottomarino (OBS) integrato in un sistema progettato ad hoc che include un circuito di acqua in pressione progettato per favorire l’auto-interramento del sensore nei sedimenti. Nello specifico, una volta che il sensore arriva a fondo, viene attivato un sistema di acqua compressa che scava i sedimenti, favorendo così l’interramento del sensore e, dunque, l’accoppiamento meccanico con il fondale. Uno degli ultimi terremoti acquisiti dalla stazione ROSPO è stato il telesisma della Turchia di magnitudo 7.
Come vi vengono trasmessi i dati registrati da ROSPO?
I segnali sismici sono convertiti da analogici in digitali attraverso un digitalizzatore installato sott’acqua ad alcuni metri dal sensore. Il sistema è connesso attraverso un cavo, tramite il quale riceve alimentazione e trasferisce i dati al locale tecnico posto all’interno di un container presente in piattaforma. Da qui, utilizzando la rete telematica messa a disposizione da Edison, i segnali, instradati su una VPN, raggiungono la sala di monitoraggio sismico di Roma dove vengono resi disponibili per il loro utilizzo.
L’installazione di una stazione sismica in ambiente marino pone molte sfide tecnologiche. Come le avete superate?
La sfida tecnologica relativa all’installazione di una stazione sismica in ambiente marino l'abbiamo superata agevolmente perché da circa 15 anni ci occupiamo di installazioni di stazioni “stand alone” in mare. Si tratta di reti mobili marine costituite da sismometri da fondo mare progettati nel nostro laboratorio. Ad oggi ne abbiamo già una ventina e stiamo per acquisirne altri 12. Queste stazioni hanno permesso nel corso degli anni la realizzazione di diverse campagne, prima tra tutte quella sul Marsili, dove abbiamo testato il primo prototipo. In tale occasione, in soli 9 giorni di test, abbiamo registrato circa 1000 eventi, a dimostrazione del fatto che il Marsili, pur non avendo attività primaria, continua ad avere un’attività vulcanica secondaria costituita da eventi di tipo VTA, VTB, degassamenti e probabili frane sottomarine. Nel caso specifico di ROSPO, abbiamo progettato e realizzato per la prima volta un sistema originale che ha consentito l’auto-interramento, per oltre 1 metro, del sensore.
Per concludere, questo sistema di installazione in Europa costituisce una novità assoluta per il settore, quali saranno i prossimi passi?
Grazie al PON infrastrutturale INSEA, il passo successivo sarà l'installazione di cinque stazioni multidisciplinari sottomarine poste nei pressi di altrettante piattaforme attive già individuate. I moduli verranno posti ad una distanza di almeno 500 metri dalla piattaforma, al fine di attenuare il rumore antropico, e saranno connessi ad essa mediante dei cavi in rame e fibra ottica. I segnali verranno instradati attraverso le reti telematiche già presenti sulle piattaforme e arriveranno alle sale di monitoraggio. Ogni stazione multidisciplinare sarà equipaggiata con un sensore sismico OBS a larga banda, un idrofono o un DPG (Differential Pressure Gauge), e un sensore di pressione assoluta; i segnali di quest’ultimo perverranno in tempo reale al CAT - INGV per il monitoraggio e la gestione degli tsunami. Ogni stazione sarà inoltre dotata di strumentazione oceanografica (correntometro) e ambientale (CTD, turbidimetro e ossigeno disciolto) analogamente ai segnali acquisiti in altre aree dagli osservatori della rete EMSO.