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La faglia del terremoto individuata grazie ai dati di COSMO-SkyMed

Il sisma visto dal satellite "buca" sui media

Le immagini del terremoto de L'Aquila scattate da COSMO SkyMed "bucano" sui media. Lo rileva il Magazine del Corriere della Sera nella consueta rubrica della “top ten” delle notizie più lette della settimana. Le foto del sisma abruzzese scattate da COSMO SkyMed, il sistema satellitare duale di osservazione della Terra sviluppato dall’Agenzia Spaziale Italiana in cooperazione col Ministero della Difesa, hanno ottenuto un forte riscontro mediatico. Un successo che conferma il valore del prezioso contributo messo a disposizione della Protezione Civile da una macchina complessa, messasi subito al lavoro.

 

Ogni giorno le immagini ottenute con tecniche interferometriche e multi temporali, processate e analizzate dai tecnici di Asi e Telespazio, hanno detto la loro. Permettendo di rilevare nei dettagli gli spostamenti avvenuti sul terreno, fino ad identificare la faglia che ha originato il terremoto. Un successo che ha consentito a tutti gli italiani di vedere le ferite inferte dal sisma. E un successo dietro il quale c’è il lavoro di decine di persone e di diverse strutture, dall’Irea (Istituto rilevamento elettromagnetico dell’ambiente) del CNR fino all’INGV (l’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia). Senza dimenticare, naturalmente, e-GEOS, la società consorziata da Telespazio e ASI che svolge il ruolo di promoter per le attività di COSMO SkyMed.

 

Il risultato forse più importante ottenuto dai satelliti COSMO è stato l’identificazione della faglia che ha originato il sisma del 6 aprile 2009. Tale faglia (la faglia di Paganica) era  già riportata nella cartografia geologica a partire dagli anni Novanta.

 

Nella figura sopra è rappresentato il piano di faglia (in blu) risultante da un modello numerico elaborato dall'INGV (Istituto nazionale di geofisica) e basato sui dati COSMO-SkyMed. Grazie a questo modello è stato possibile ricostruire con buona approssimazione la posizione del piano di faglia, ovvero il piano lungo il quale è avvenuto lo scorrimento dei due lembi di crosta terrestre. La traccia nera in figura rappresenta l’emersione parziale del piano di faglia alla superficie. Il piano immerge di circa 50° verso Sud-Ovest e passa sotto alla città de L’Aquila. Il blocco di crosta terrestre a Sud Ovest del piano ha scorso verso il basso di circa 90 centimetri (nella direzione della massima pendenza), e ha causato in superficie l’abbassamento del suolo visibile in figura con il colore rosso. Secondo i dati interferometrici, il piano della dislocazione incontra la superficie presso l’abitato di Paganica, dove i geologi dell’INGV hanno riscontrato sul terreno l’esistenza di fratture con spostamenti di alcuni centimetri.

 

Il terremoto in Abruzzo del 6 aprile 2009  è il secondo che sia mai stato studiato con i dati dei satelliti COSMO-SkyMed; il primo fu il terremoto di Sichuan, Cina, 12 maggio 2008. In quel caso fu calcolato il primo interferogramma in banda X per una misura di spostamento co-sismico (Stramondo et al., 2008), ma la sua utilità fu limitata a causa della scarsa copertura dell’area. Attalmente la disponibilità di tre satelliti della costellazione COSMO-SkyMed consente una copertura ad alta frequenza temporale che ha permesso di ottenere i risultati qui esposti.

 

L'abbassamento del suolo osservabile tramite interferogramma

Una delle immagini che hanno consentito ai geologi dell'INGV di identificare con buona approssimazione il piano di faglia. L'interferogramma è formato da due immagini del satellite COSMO-SkyMed riprese a cavallo del terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009:  l’immagine pre-evento è del 4 aprile, l’immagine post-evento del 12 aprile.

 

Ognuna delle fasce di colore concentriche (frange) indica un abbassamento del suolo di 1,5 centimetri, per un abbassamento totale di circa 25 cm tra L’Aquila e l’abitato di Fossa. Questo abbassamento è avvenuto durante il terremoto (deformazione co-sismica) ed è la risposta della superficie alla dislocazione sul piano di faglia in profondità.

 

 

Le immagini dell'area del sima raccolte a partire dal 6 aprile da COSMO-SkyMED vanno da quelle ottenute con analisi multitemporali in cui vengono sovrapposti rilevamenti precendenti e successivi al sisma per evidenziare danni ad edifici (change detection) a quelle cui è stata applicata la tecnica interferometrica. Quest'ultima si basa su acquisizioni di una stessa zona geografica ottenute con gli stessi angoli di vista, in tempi diversi, allo scopo di misurare, mediante l'utilizzo di algoritmi specifici, deformazioni della superficie terrestre. Questa tecnica era stata già utilizzata in occasione del terremoto cinese del Sichuan, di cui il sistema italiano aveva fornito il primo interferogramma.

 

Le immagini dal satellite ENVISAT

Immagine multitemporale

In questa immagine multitemporale sono state sovrapposte la ripresa del 18 marzo, colorata artificialmente in rosso, e una del 10 aprile, quindi 4 giorni dopo la scossa principale, colorata artificialmente in verde. Il blu segnala la coerenza tra le due immagini, ovvero le aree in cui non si registrano variazioni. Le zone rosse corrispondono a strutture che apparivano nella scena pre-sisma e sono scomparse da quella post sisma.

Interferometric Land Use Image (ILU)

 

 

Questa imagine, sempre creata dalla sovrapposizione tra uma del 18 marzo e una del 10 aprile, mostra: in rosso le zone coerenti senza danni evidenti); in verde la media delle ampiezze pre e post sisma (zone che hanno mantenuto lo stesso valore di ampiezza); in blu la differenza tra le ampiezze pre e post sisma (zone con variazione di ampiezza e quindi possibile presenza di modifica nella struttura)

Interferogrammi

I primi due interferogrammi dell’area colpita dal sisma abruzzese sono stati ottenuti utilizzando i dati del sistema satellitare COSMO-SkyMed processati dall’Istituto IREA-CNR e da EGEOS, società ASI/Telespazio.

 

Entrambi si basano su immagini di una stessa zona geografica acquisite con gli stessi angoli di vista, in tempi diversi, allo scopo di misurare, mediante l'utilizzo di algoritmi specifici, deformazioni della superficie terrestre e sono ottenuti a partire da due acquisizioni effettuate dai satelliti di COSMO-SkyMed il 23 marzo (quindi prima del sisma) e l’8 aprile.

 

Nell'immagine (qui sovrapposta, per facilitarne la lettura, alla localizzazione dell'area in GoogleEarth) sono visibili diverse frange colorate: ogni frangia completa (costituita da una successione di colori dal giallo al blu) corrisponde a uno spostamento del terreno di 15 mm causato dal sisma. Nell'area affetta dalle maggiori deformazioni sono state rilveate circa dieci frange, corrispondenti a circa 15 cm di spostamento del suolo.

 

Immagini de l'Aquila del 9 aprile

 

Le riprese radar del 9 aprile hanno consentito, attraverso la sovrapposizione con immagini della stessa area riprese il 22 marzo, una ulteriore analisi di change detection, basata sull’attribuzione di falsi colori ai dati pre e post sisma.


L’immagine qui a fianco mostra l’intera area della città de L’Aquila: il colore verde indica le zone che hanno mantenuto lo stesso valore di ampiezza del segnale radar nell’immagine pre e post sisma, e quindi che non evidenziano cambiamenti significativi. In blu è indicata invece la differenza tra le due ampiezze: sono zone che hanno subito danneggiamenti più o meno significativi.

Area di Collemaggio

 

 

Qui a sinistra è visibile un dettaglio, ottenuto con la stessa tecnica della precedente immagine, dell'area circostante la basilica di Collemaggio. La macchia blu visibile quasi al centro esatto dell'immagine indica la parte della basilica crollata dopo la prima scossa.