Correlare misure di abbassamento del suolo in ambiente urbano, rilevate attraverso tecniche di telerilevamento, con variazioni dei terreni interessati dal fenomeno di abbassamento, ai fini anche dello studio della pericolosità sismica. A sviluppare con successo questa nuova applicazione dell’Interferometria Radar ad Apertura Sintetica (Interferometric Synthetic Aperture Radar - InSAR) sulla megalopoli di Città del Messico, il gruppo di lavoro dell’Unità Funzionale Dati Satellitari per l’Osservazione della Terra dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Lo studio dal titolo An innovative procedure for monitoring the change in soil seismic response by InSAR data: application to the Mexico City subsidence, è stato pubblicato sulla rivista International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. “La tecnica InSAR”, spiega Salvatore Stramondo responsabile dell’Unità Funzionale Dati Satellitari per l’Osservazione della Terra dell’INGV, “consente di misurare spostamenti del suolo centimetrici o millimetrici, confrontando due immagini di una medesima area, acquisite in tempi diversi e con geometrie comparabili da sensori SAR, installati su satelliti artificiali. Da tale confronto è stato possibile rilevare una eventuale deformazione del terreno avvenuta nell’intervallo di tempo che intercorre tra le due acquisizioni, generando quindi una mappa della deformazione”. La tecnica InSAR non genera solo una singola mappa di deformazione del suolo ma, utilizzando una serie di immagini acquisite nel corso del tempo, consente anche di seguire l’evoluzione temporale della deformazione stessa. Con questa tecnica è quindi possibile osservare deformazioni del suolo causate da terremoti, vulcani e fenomeni di subsidenza. “Lo studio della subsidenza tramite InSAR ha assunto in questi ultimi anni un ruolo sempre più importante per l’impatto che tale fenomeno potrebbe produrre sia sulle strutture e infrastrutture civili sia sull’incremento del rischio associato alle inondazioni. La subsidenza genera un graduale abbassamento della quota del terreno. La causa di tale abbassamento potrebbe essere non solo l’eccessivo emungimento di acqua dal sottosuolo e l’edificazione di strutture e infrastrutture su terreni molto soffici e comprimibili, ma anche l’estrazione di idrocarburi o gas naturale. Il progressivo abbassamento della quota del terreno, infatti, incrementa gradualmente il rischio associato a inondazioni e allagamenti (un esempio noto è rappresentato dalla Pianura Padana). In ambito urbano, la subsidenza può provocare rotazioni rigide, cedimenti differenziali e torsioni delle infrastrutture civili tali da causarne il danneggiamento e, in alcuni casi, il collasso”, continua Stramondo. La subsidenza in ambiente urbano produce effetti non solo sulle infrastrutture civili ma anche sul comportamento dinamico dei terreni coinvolti. In particolare, la progressiva riduzione dello spessore dei depositi comprimibili, e il loro progressivo irrigidimento, va a modificarne la risposta alle onde sismiche (si modifica il primo “modo di vibrare” o periodo fondamentale di oscillazione, parametro largamente utilizzato per la progettazione di edifici sismo-resistenti). “Da qui la necessità di studiare gli effetti indotti dalla subsidenza sulle proprietà dinamiche dei terreni fine proprio per aggiornare i criteri di progettazione degli edifici”, aggiunge Stramondo. “In particolare, una volta noti gli spessori dei depositi ed i periodi di oscillazione dei terreni (misurati tramite indagini geofisiche e/o sondaggi geotecnici) a un dato istante di tempo, la metodologia sviluppata permette di stimare, l’abbassamento del livello del suolo nel tempo, tramite tecnica InSAR, e la variazione del periodo fondamentale di oscillazione, mediante l’uso di relazioni empiriche”. Tale procedura è stata applicata con successo sulla megalopoli di Città del Messico, dove gran parte del centro urbano è da tempo interessato da alti tassi di subsidenza (decine di centimetri all’anno). La correlazione tra il fenomeno di subsidenza e la modifica delle proprietà dinamiche dei terreni interessati dal fenomeno era già stata osservata in via sperimentale. L’applicazione della metodologia ha evidenziato che, durante gli 8 anni analizzati (2005-2013), gran parte dell’area urbana ha subito un abbassamento compreso tra 1,5 e 3,2 metri. Contestualmente il periodo fondamentale di oscillazione dei terreni si è ridotto di circa 0,2-0,45 secondi (Figura 1). La modifica della risposta dinamica dei terreni ha prodotto rilevanti variazioni delle accelerazioni spettrali sugli edifici e delle sollecitazioni di progetto, con le quali gli edifici vengono progettati e adeguati sismicamente. Ciò evidenzia sempre di più la necessità di valutare in maniera opportuna l’effetto di lungo termine della subsidenza sul comportamento dinamico dei terreni e delle infrastrutture. “Città del Messico rappresenta solo uno dei numerosi casi in cui, all’elevata pericolosità sismica, si associano alti tassi di subsidenza in ambiente urbano. Situazioni analoghe si ritrovano in Pianura Padana in Italia, nelle città di Morelia e Guzman in Messico, nel bacino dell’Alto Guadalentìn in Spagna e nelle città di Pechino e Shanghai in Cina”, conclude Stramondo. Gruppo di lavoro dell’Unità Funzionale Dati Satellitari per l’Osservazione della Terra dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia: Matteo Albano, Marco Polcari, Christian Bignami, Marco Moro, Michele Saroli e Salvatore Stramondo
Link all’articolo:
Albano M, Polcari M, Bignami C, et al (2016) An innovative procedure for monitoring the change in soil seismic response by InSAR data: application to the Mexico City subsidence. Int J Appl Earth Obs Geoinf 53:146–158. doi: 10.1016/j.jag.2016.08.011