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Sistema Integrato di Monitoraggio Geodetico dell’area vulcanica

attiva napoletana: reti permanenti e rilevamenti periodici

Pingue F., Berrino G., Capuano P., Del Gaudio C., Obrizzo F., Ricciardi G.P., Ricco C., Sepe V.,

Borgstrom S.E.P., Cecere G., De Martino P., D’Errico V., La Rocca A., Malaspina S., Pinto S.,

Russo A., Serio C., Siniscalchi V., Tammaro U., Aquino I.

Unità Funzionale GEODESIA, Osservatorio Vesuviano-INGV, via Diocleziano 328, 80124 Napoli,

tel. 0816108309, e-mail obrizzo@ov.ingv.it

RiassuntoIl sistema integrato di monitoraggio geodetico, qui presentato, è finalizzato al controllo della

dinamica dell’area vulcanica napoletana che comprende :- il complesso del Somma-Vesuvio, ad est di Napoli, con l’ultima eruzione avvenuta nel 1944.

Attualmente è in una fase di quiescenza, caratterizzata da una bassa attività sismica e deformativa;

- i Campi Flegrei, ad ovest di Napoli, con l’ultima eruzione nel 1538 (nascita di Monte Nuovo).

Sono caratterizzati da lento e continuo movimento verticale del suolo noto come bradisisma.

Durante il 1969-72 e il 1982-84 quest’ area è stata interessata da due intensi episodi bradisismici

con forte sollevamento del suolo e attività sismica di moderata energia;

- l’Isola di Ischia, sorge del settore SW della baia di Napoli, con l’ultima eruzione nel 1302. Nel

1881 e 1883 è stata interessata da due forti terremoti (circa 3000 vittime). Attualmente, l’isola èinteressata da una subsidenza nel settore Sud e NW e da una assenza quasi totale della sismicità .

La presenza di questi vulcani attivi nell’area napoletana densamente popolata e la loro tipologia

eruttiva (i meccanismi eruttivi predominanti sono di tipo esplosivo) rendono necessaria ed

importante sia la valutazione della Pericolosità vulcanica (cioè la probabilità spazio-temporaledell’accadimento di un evento eruttivo) per una corretta stima del Rischio vulcanico che il

monitoraggio dei probabili precursori delle eruzioni. Pertanto, lo studio delle sorgenti di

deformazione e la continua necessità di una valutazione sempre più attendibile dei fenomeni

premonitori dell’eruzione nei tre apparati vulcanici, hanno sempre ispirato la formazione,l’ottimizzazione e le innovazioni tecnologiche del sistema integrato di monitoraggio geodetico sia

nel sua parte di acquisizione continua (GPS, Mareografia, Tiltmetria ) che di rilevamento periodico

(EDM, Gravimetria, DIFSAR, Livellazione). In questo lavoro si presenta il sistema integrato di

sorveglianza geodetica delle deformazioni lente del suolo dell’area vulcanica napoletana,evidenziando i contributi delle varie metodologie impiegate ed i risultati raggiunti.

AbstractThe Neapolitan Volcanic area is located in the southern sector of the Campanian Plain including

three volcanic active structures: the Somma-Vesuvius volcano, placed east of Naples, (the lasteruption occurred on 1944) is quiescent. It is characterised by a low level seismicity and

deformation activity; Campi Flegrei (the last eruption occurred on 1538) are characterised by a slow

deformation, called bradysism. During the 1969-72 and 1982-84, the resurgent caldera of Campi

Flegrei have been affected by two intense episode of ground upheavel and seismicity, followed by asubsidence phase, slower than uplift and still active; Ischia Island , located SW of Naples, has been

characterised by a volcanic activity both explosive and effusive (the last eruption has occurred on

1302). Successively, dynamics has been caractherized by seismic activity (strogest events occurred

on 1881 and 1883) and by meaningful subsidence, in the S and NW sectors of the island.The concentration of the these active volcanoes in an area with dense urbanization (about 1,500,000

inhabitants live) needs systematic and continous dynamics monitoring, in order to characterise

eruptive precursors useful for modelling the volcanoes behaviour. Insofar, the entire volcanic

2

Neapolitan area, characterised by a high volcanic hazard, is monitored, among several

methodologies, also by dense geodetic networks using different methods: levelling, GPS, tiltmeter,

tide-gauge, gravimetry, DIFSAR. Each of the collected data contributes to volcanic sourcesmodelling, thus to the eruptive scenarios definition and risk mitigation. Here the geodetic

surveillance system in the Neapolitan area is described, showing the main results obtained in the

last years.

IntroduzioneL’area vulcanica napoletana, che sorge nel settore meridionale del Graben della Piana Campana,

comprende tre strutture

vulcaniche attive:

- il Somma-Vesuvio è

uno strato vulcano

composto dall’ apparatopiù antico, il M. Somma, e

dal cono del Vesuvio che si

è sviluppato all’interno

della caldera sommitale delvecchio vulcano. L’ultima

eruzione è avvenuta nel

1944 e successivamente la

dinamica del vulcano ècaratterizzata da una bassa

sismicità e da movimenti

lenti del suolo poco

significativi; Fig.1 . Rete GPS dell’area vulcanica napoletana

-Campi Flegrei, sono caratterizzatida una caldera formatasi 35.000

anni fa (eruzione Ignimbrite

Campana) al cui interno si sono

impostati numerosi apparativulcanici monogenici. L’ultima

eruzione di questa caldera

risorgente risale al 1538 che portò

alla formazione di Monte Nuovo.La dinamica di questo campo

vulcanico è stata caratterizzata da

una lento e continuo

abbassamento del suolo notocome bradisismo. La dinamica

recente, dopo l’ultima eruzione, è

stata contraddistinta dall’

abbassamento del suolo e da dueintensi episodi di sollevamento del

suo suolo (1969-1972, +170cm;

1982- 84,+180 cm) accompagnati

Fig. 2 – Sistema di monitoraggio geodetico dell’ area vesuviana da una intensa attività sismica.

440 460

4530

E (km)

SANA

PRET

TERZ

ONPI

POS I

Permanent GPS station

GPS station

EDM station

4510

N(k

m)

Tide Gauge

Tiltmetric station

Levelling lines

GULF OF NAPLES

NAPOLI

Ercolano

Pompei

C/MARE DI STABIA

Pomigliano

S.Sebastiano

Torre del Greco

Gravimetric stations

Permanent gravimetric station

Absolute gravimetric station

3

Entrambi gli episodi sono stati seguiti da una fase di subsidenza interrotta da fenomeni di lieve

sollevamento, di cuil’ultimo rilevato nel

periodo marzo -

settembre 2000 (4cm ).

Sebbene le due crisibradismiche del

sollevamento non sono

culminate con l’

eruzione, i fenomeniosservati sono

classificati come

probabili precursori di

un evento eruttivo. Varicordato che questi

eventi hanno causato

danni significativi agli

edifici ed al tessutosocio-economico dell’

area flegrea

Fig.3 – Sistema di monitoraggio geodetico dei Campi Flegrei

rimarcando l’alta pericolosità di questo vulcano attivo, abitato da circa 250.000 persone;

- l’isola di Ischia, a sud ovest della baia di Napoli, è stata caratterizzata da una attività vulcanica

principalmente di tipo esplosivo, avvenuta negli ultimi 50000 anni. L’ultima eruzione è avvenutanel 1302 e successivamente la dinamica dell’isola è stata caratterizzata da un’ intensa attività

sismica , basta ricordare il terremoto di Casamicciola del 1883 (XI grado MCS) e da una subsidenza

localizzata nel settore sud e nel settore nord ovest dell’isola.

La presenza di vulcani attiviin un’area densamente

abitata (circa 1.500.000

abitanti) comporta la

necessità di una valutazionedella pericolosità vulcanica

nonché accurati monitoraggi

e studi dei precursori delle

eruzioni. Pertanto, l’esigenza di stime sempre più

affidabili della probabilità di

un prossimo evento

vulcanico, ha portato alpotenziamento ed alla

ottimizzazione del sistema di

monitoraggio che integra le

diversa tecniche di misura.

Fig. 4 – Sistema di monitoraggio geodetico dell’isola d’Ischia

All’interno di esso è stato sviluppato il sistema integrato di monitoraggio geodetico con le seguenti

tecniche: DIFSAR EDM , GPS, Gravimetria, Livellazione, Mareometria, Tiltmetria.

East (km)

No

rth

(km

)

4515

420 425 430 435

4520

4525

4530

405

4506

East (km)

No

rth

(km

)

409 413

4512

?

?

4

Il controllo dell’area vulcanica napoletana viene effettuato sia con reti in acquisizione continua

(GPS, Mareometria, Tiltmetria) che con campagne periodiche (EDM, GPS, Gravimetria,

Livellazione) ed inoltre sono in fase di installazione due stazioni idrometriche una nei CampiFlegrei ed un’altra al Vesuvio, che consentono la registrazione delle variazione del livello di falda.

Reti permanenti : GPS, Mareografia, Tiltmetria.GPS - La rete GPS permanente, attualmente operante, è costituita da 15 stazioni in acquisizionecontinua con scarico automatico dei dati via modem GSM, al centro di elaborazione dati geodetici

dell’Unità Funzionale Geodesia (UFG) dell’Osservatorio Vesuviano. Le stazioni operano con

ricevitori geodetici a doppia frequenza (Leica 520 e Trimble 4000SSI) ed antenne Choke Ring

Dorne Margolin, con campionamento ogni 30 secondi e angolo zenitale di cut off 15°, tempo diosservazione 24h. Le stazioni GPS in registrazione sono distribuiti come segue: 7 ai Campi Flegrei,

4 al Vesuvio, 3 Ischia e la stazione di riferimento (POSI) a Napoli sulla collina di Posillipo, presso

la sede dell’ Osservatorio Vesuviano. I parametri di calcolo delle linee basi, la cui lunghezza

massima è pari a circa 25 km, sono: angolo di cut off 20°, effemeridi Broadcast, modelloIonosferico Standard, Modello Troposferico Hopfield, tipo di soluzione Iono free fixed.

Fig. 5 – Rete GPS permanente dell’area vulcanica napoletana

Fig. 6 – Napoli (Posillipo) – Rione Terra (Pozzuoli)

5

Nelle figure 6, 7, 8 sono state rappresentate alcune lunghezza delle linee misurate nel periodo

gennaio 2001-giugno 2002, nelle tre aree vulcaniche attive ed il valore della deviazione standard

stimata (s ).

Fig. 7 - Napoli (Posillipo) – Torre del Greco(Vesuvio)

Particolare attenzione è stata prestata all’area vesuviana, in merito ai problemi riscontrati nella

registrazione dei dati GPS in alcuni siti, a causa dell’ incremento dell’inquinamento

elettromagnetico locale, che ha condizionato la configurazione della sottorete vesuviana. Altre

stazioni saranno operative nell’area vesuviana entro il 2002 per aumentare la densità ed ottimizzarela configurazione di tutta rete GPS.

Fig. 8 - Napoli (Posillipo) – Acquedotto Montagnone (Ischia )

Inoltre sono in fase di allestimento 4 stazioni permanenti esterne all’area vulcanica attiva e

materializzate in zone caratterizzate da uno strain-rate relativamente più basso. In merito alprocessamento dei dati sono stati stabiliti dei criteri e procedure di calcolo idonei per gli obiettivi

del sistema di monitoraggio geodetico; tali procedure sono in fase di automazione. Queste

prevedono il calcolo giornaliero della posizione dei singoli vertici 3D rispetto al sistema di

riferimento scelto.

6

Mareografia - La rete mareografica è costituita da 6 stazioni distribuite lungo la costa del Golfo di

Pozzuoli e di Napoli , di cui tre nella caldera dei Campi Flegrei, 2 sulla costa vesuviana ed unaubicata nel porto di Napoli. che è utilizzata come stazione di riferimento per il calcolo delle

variazionie di quota. Tale rete è operativa dal 1970 nei Campi Flegrei e dal 1985 nell’area

vesuviana.

(A )- Campi Flegrei (B) – Vesuvio

Fig. 9 – Movimenti verticali del suolo, nel periodo 2001-2002, calcolati dalle registrazioni

mareografiche delle stazioni operanti lungo la costa dell’area vulcanica napoletana da Capo

Miseno (CF) a Castellammare di Stabia (Vesuvio). In (A) è riportata la fase di sollevamento

avvenuta nel periodo marzo-settembre 2000, ricavata dai dati mareografici della stazione di

Pozzuoli Porto e messi a confronto con i dati ottenuti dalle livellazioni di alta precisione (+)

condotte ai CF. In (B) le variazioni di quota poco significative , ottenute dalla stazione del Porto di

Torre del Greco (versante meridionale del Vesuvio), evidenziano una bassa dinamica deformativa

del vulcano.

La rete è attrezzata con mareografi meccanici con sistema a galleggiante e registrazione locale. E’

in atto il progetto di innovazione della strumentazione e di trasmissione dati che prevede

l’implementazione di sensori elettronici (p.e. trasduttori ad ultrasuoni con guida tubolare) contrasmissione via modem GSM, al centro di acquisizione ed elaborazioni dati geodetici dell’ UFG

dell’ Osservatorio Vesuviano. Inoltre si stanno attrezzando altri siti nel Golfo di Napoli per una

migliore configurazione della rete e sono previste installazioni ad Ischia, Penisola Sorrentina e

Capri.

Tiltmetria – La rete tiltmetrica operante ha permesso finora di acquisire i dati relativi alla

variazione dell’inclinazione del suolo con una risoluzione fino a 0.1 µradianti; gran parte di questi

dati ha consentito di seguire l’evoluzione della deformazione relativamente alle aree vulcanicheflegrea e vesuviana. Tale rete è nata tra il 1986 ed il 1987 con tre stazioni in acquisizione locale e si

è progressivamente evoluta, operando in teletrasmissione dal 1992; attualmente è composta da otto

stazioni ognuna delle quali, equipaggiata con un sensore biassiale ed uno termico, funziona in

acquisizione continua con frequenza di campionamento compresa tra 2 e 360 cicli/ora.Cinque stazioni sono distribuite nell’area flegrea e tre in quella vesuviana: le prime tre della area

flegrea sono ubicate nel settore centrale della caldera in prossimità dell’area di maggiore dinamica

(Pozzuoli) in una galleria sotterranea a profondità comprese tra 13 e 20 m dal p.c., la quarta è

localizzata nel settore occidentale della caldera all’interno di una grotta a circa 20 m dal l.m.

?h

(cm

)-4

-2

0

2

4

6

Torre del Greco(01.01.2000 - 26.12.2001)

2000 2001

?h

(cm

)

-4

-2

0

2

4

6

Pozzuoli Porto(01.01.2000 - 26.12.2001)

2000 2001

7

(Castello di Baia), mentre l’ultima è l’unica stazione in pozzo con sensore posto ad una profondità

di 9 m dal p.c. ed anch’essa è situata nel settore centrale della caldera (Pozzuoli-Toiano).

Le tre stazioni vesuviane sono poste a quote diverse lungo il settore WNW-SSE del Vesuvio.La stazione in pozzo (borehole) è la prima di quattro stazioni previste nel progetto di ampliamento

e raffittimento del sistema geodetico dell’area vulcanica napoletana.

Fig. 10 – Il segnale rappresentato riassume la deformazione del suolo nella sua componente d’

inclinazione relativa all’anno 2001 in corrispondenza della stazione tiltmetrica DMB, ubicata nel

settore centrale della caldera flegrea in una galleria sotterranea ad una profondità di 20 m dal p.c..

Le tre finestre di sinistra, procedendo dall’alto verso il basso, rappresentano rispettivamente

l’andamento dell’inclinazione lungo la direzione NS, quello dell’inclinazione lungo la direzione

EW e la temperatura al suolo. Le unità di misura utilizzate sono il µradiante e il grado centigrado.

I segnali tiltmetrici sono corretti dall’effetto termoelastico secondo un modello lineare o

linearizzato in cui, assumendo come variabile indipendente la temperatura, la relazione funzionale

tra i dati termici registrati e quelli medi di ground tilt viene calcolata attraverso un fit ai minimi

quadrati. La finestra di destra rappresenta la composizione vettoriale delle due componenti

tiltmetriche filtrate dalle alte frequenze e mostra l’inclinazione del suolo confinata nel quadrante

SSE.

Reti a rilevamento periodico (EDM, GPS, Gravimetria, Livellazione) e DIFSARIl monitoraggio geodetico dell’area napoletana, oltre che dal sistema di stazioni permanenti sopra

esposto, è garantito anche da campagne di misure sulle reti presenti nell’area napoletana : EDM,

GPS, Gravimetrica, Livellazione. Queste reti, interconnesse tra loro, permettono sia il raffittimentodel sistema geodetico permanente che un contributo significativo alla valutazione della

rappresentatività dei punti di registrazione continua del campo di spostamento 3D, obiettivo

primario per la modellazione delle sorgenti di deformazione del suolo nelle aree vulcaniche attive.

EDM - Nell’area vulcanica napoletana insistono due reti planimetriche : Vesuvio e Campi Flegrei.La prima, operante al Vesuvio, è posta sulla zona medio-alta dell’apparato vulcanico ed è costituita

da 21 vertici (pilastrini in c.a.). La geometria del complesso vulcanico (cono del Vesuvio) ha

condizionato la configurazione della rete, che non copre omogeneamente tutto l’apparato. Le prime

8

misure furono effettuate nel 1975 e l’analisi delle variazioni delle lunghezze delle linee misurate,

fino all’ultima campagna effettuata nel 1997, hanno mostrato movimenti planimetrici poco

significativi, ad esclusione di alcune linee che connettono i vertici posti sul bordo craterico chemostrano contrazioni significative legate probabilmente alla instabilità della copertura (materiale

incoerente tipo sabbie, cenere e lapilli delle ultime eruzioni vesuviane). Quindi come già

evidenziato da altri dati e studi, le zone alte sono le uniche a mostrare significativi movimenti del

suolo. Le attuali condizioni logistiche dei vertici EDM, compromettono fortemente unasoddisfacente progettazione delle misure di campagna poiché l’area su cui insiste la rete è in un

zona (Riserva Integrale del Parco Nazionale del Vesuvio) a forte presenza di vegetazione di alto e

medio fusto ed ad alta conservazione ambientale, pertanto l’intervisibilità necessaria, per una

corretta progettazione ed esecuzione delle misure con questa tecnica, è compromessa. Dunque ipunti delle rete EDM idonei al tracciamento dei satelliti GPS sono stati inseriti nella rete GPS

dell’area vulcanica napoletana. La seconda, operante ai Campi Flegrei, è costituita da 10 vertici

(pilastini di c.a.) il cui riferimento è materializzato sulla sede di Posillipo (Napoli) dell’Osservatorio

Vesuviano, sul bordo orientale della conca flegrea. La rete planimetrica istituita dal 1970dall’Istituto di Topografia del Politecnico di Torino e successivamente rilevata dall’Istituto di

Topografia, Geodesia e Geofisica Mineraria dell’Università di Bologna, è stata oggetto di varie

ristrutturazioni. Dopo la prima crisi bradisismica 1969-72, le misure e la manutenzione della rete

sono state effettuate nell’ambito dei programmi di collaborazione tra Dipartimento di Geofisica eVulcanologia (Università Federico II) e l’Osservatorio Vesuviano-INGV. Le campagne

distanziometriche condotte sulla rete hanno consentito il monitoraggio delle componenti orizzontali

del campo di spostamento del suolo sia in occasione della crisi bradisismica 1982-84 (p.e. una linea

che congiunge un vertice posto al centro della caldera (Pozzuoli- Solfatara) ed un altro sul settoreoccidentale (Castello di Baia) presentava una dilatazione pari a ? L = + 77.7 cm, su una lunghezza

di circa 5 km, nel periodo Giugno 1983- Novembre 1984) che durante la fase discendente a partire

dal 1985. L’ultima campagna è stata effettuata nel 1998 che ha evidenziato, nell’intervallo Giugno

1995- Aprile 1998, una generale contrazione e in particolare nella parte centrale della caldera gli

spostamenti risultano di circa 7 cm.

GPS – La rete GPS dell’area napoletana nella sua configurazione attuale è composta da circa 80

vertici 3D distribuiti sia sulle aree vulcaniche attive che nelle zone circostanti. La maggiore densità

di vertici insiste sulle arre a maggiore dinamica e sono così distribuiti : Area Somma-Vesuvio e

Penisola Sorrentina (30), Capri (1) , Campi Flegrei (25), Procida (2), Ischia (20). La configurazioneattuale è il frutto di integrazioni di

reti già operanti e dell’

ottimizazione delle reti geodetiche

avviato da circa un anno. Taleprogetto è stato finalizzato ad

aumentare la densità dei vertici ,

nelle zone che non avevano una

copertura soddisfacente, adomogeneizzare le procedure e gli

standard dei progetti di misura ed

integrare, in modo più efficace,

questa rete, rilevata con frequenzaannuale, nel sistema geodetico

operante nell’area.

Fig. 11 – Rete GPS dell’area vulcanica napoletana.

420

45

00

440 460

4520

480E (km)

N (km

)

9

GRAVIMETRIALe misure gravimetriche di precisione sono state effettuate periodicamente, a cura dell’

Osservatorio Vesuviano, a partire dal 1986 sulle reti realizzate dall’attuale Dipartimento diGeofisica e Vulcanologia dell’Università Federico II. Le reti coprono tutta l’area vulcanica attiva

napoletana: Campi Flegrei, Vesuvio e Isola d’ Ischia. Le reti hanno quale riferimento comune la

stazione assoluta di gravità di Napoli DGV. Tre stazioni di gravità assoluta sono state anche

realizzate rispettivamente al Vesuvio (Sede Storica Osservatorio Vesuviano), Ischia (OsservatorioGeofisico) e Campi Flegrei (Accademia Aeronautica). La rete gravimetrica dell’area vulcanica

napoletana è attualmente costituita da 31 stazioni nell’area vesuviana, 18 nella caldera flegrea e 25

sull’isola d’Ischia per un totale di 74 stazioni. Le stazioni di gravità sono tutte coincidenti o

prossime a caposaldi delle reti di livellazioni operanti sulle stesse aree. I principali risultati ottenutialle singole aree sono di seguito riportati, prendendo in considerazione anche i dati rilevati sin dal

1981 al fine di fornire un quadro più dettagliato della dinamica osservata.

Vesuvio - Le misure condotte annualmente hanno mostrato significative variazioni di gravità condue principali periodi di evoluzione del campo : 1982-94 e 1994-2001. Nel primo periodo si

rilevano due distinte aree una nel settore NW e centrale, caratterizzata da una diminuzione del

valore di g, e l’altra nel settore SE del vulcano dove si rileva un aumento della gravità. I massimi

delle due aree sopra descritte sono centrati rispettivamente in prossimità della sede storicadell’Osservatorio e di Torre del Greco. Nel periodo 1994-2001 si ha un’inversione del trend

generale, con aumenti della gravità nella parte alta del vulcano e diminuzioni alla sua base. Il campo

è fortemente disturbato dall’aumento di gravità avvenuto nell’intervallo 1999-2000 che ha

interessato quasi tutta l’area, ed è contemporaneo alla crisi sismica vesuviana del 1999.

Fig. 12 – Vesuvio.

Variazione nel tempo della

gravità in due stazioni

della rete considerate le

più rappresentative

dell’andamento spaziale e

rispettivamente localizzate

alla base (stazione Torre

del Greco) e alla sommità

del vulcano (stazione OV).

Le variazioni di gravità

ottenute da misure relative

sono confrontate con

quelle ottenute dalla

ripetizione di misure

assolute della gravità. L’andamento nel tempo alle due stazioni, che evidenzia un comportamento

differenziale dell’area vesuviana, mostra un’inversione nel periodo 1993-1994, osservato anche

nell’andamento temporale del movimento verticale del suolo misurato da dati mareografici rilevati

alla stazione di Torre del Greco.

-150

-100

-50

0

50

100

150

Gra

vit

y c

han

ges

(µ

Gal

)

Relative gravity OV

Absolute gravity OV

Relative gravity Torre del Greco

82 84 86 88 90 92 94 96 98 00

10

Campi Flegrei – La serie temporale dei dati rilevati nelle numerose campagne di misure

gravimetriche nella caldera flegrea, ha messo in evidenza, in ogni stazione della rete, una chiara

correlazione inversa tra la variazione della gravità e la variazione di quota. La distribuzione arealedelle variazioni di gravità presenta una simmetria radiale, come mostrato anche dal campo di

spostamento verticale del suolo, con un massimo nel centro della caldera.

Fig.13 - Campi Flegrei -Variazione di gravità dal 1982 alla

stazione “Serapeo”, localizzata al

centro della caldera flegrea e dove

si osservano le maggiori variazioni.

Il suo andamento nel tempo è

rappresentativo di quanto osservato

nell’intera area.

In a) la variazione nel tempo della

gravità è confrontata con il

movimento verticale del suolo allo

stesso sito. Tale confronto mostra

una chiara correlazione inversa tra

i due parametri che è osservata in

tutte le stazioni la rete.

In b) è rappresentata la variazione

di gravità dovuta al solo effetto di

variazione di quota. Essa è stata

calcolata utilizzando il gradiente

verticale della gravità misurato e

che è risultato, mediamente per

l’intera area, di – 290 ± 5 µGal/m.

In c) sono mostrati i residui

gravimetrici ottenuti dopo aver

rimosso dalle variazioni di gravità

osservate (a) l’effetto del

movimento verticale del suolo (b).

Essi sono significativi nel periodo

1982-1984 e, per tale intervallo di

tempo, sono indicativi di

ridistribuzione di massa e di piccoli,

impulsivi e laterali spostamenti di

magma.

Ischia- Le misure gravimetriche effettuate con frequenza biennale sull’isola d’Ischia fin dal 1983

non hanno evidenziato, in generale, significative variazioni del campo di gravità.

-0.400

-0.300

-0.200

-0.100

0.000

0.100

∆g (

mG

al) -0.25

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

∆h (m

)

-0.500

-0.400

-0.300

-0.200

-0.100

0.000

0.100

Equiv

ale

nt ∆

h (

mG

al)

-0.050

-0.030

-0.010

0.010

0.030

0.050

0.070

0.090

0.110

0.130

0.150

Resi

dual

s ∆

g (

mG

al)

85 90 95 00

a)

b)

c)

85 90 95 00

85 90 95 00

11

LIVELLAZIONE – La rete di livellazione attualmente operante racchiude un’area di circa 400

kmq sulla parte continentale dell’area napoletana, mentre nella parte insulare, Isola d’Ischia,

un’area di circa 40 kmq. La parte continentale della rete comprende le aree vulcaniche attive deiCampi Flegrei e del Vesuvio, e si estende dai carbonati della penisola Sorrentina ad Est, che

delimitano il margine meridionale del Graben. La rete ingloba la città di Napoli ed si estende su

tutta la caldera flegrea abbracciando quasi interamente il settore meridionale della Piana Campana.

La rete è costituita da circa 650 caposaldi altimetrici distribuiti su una lunghezza di 350 km. Essa èstrutturata in 27 circuiti concatenati fra loro che consentono un controllo incrociato dei dati e la

compensazione rigorosa dei dislivelli. La coerenza interna dei dati rilevati viene verificata

esaminando gli errori di chiusura dei circuiti (le cui lunghezze variano da 1 a 50 km). Tali errori di

chiusura devono essere al di sotto della tolleranza imposta 2v L mm, dove L è la lunghezza in km

del circuito. Successivamente i dati sono sottoposti all’aggiustamento rigoroso che fornisce le quote

più probabili dei caposaldi rispetto al caposaldo scelto come riferimento.

Fig. 14 – Rete di livellazione dell’area vulcanica napoletana: Campi Flegrei e Vesuvio.

La rete di livellazione, che ricopre le aree vulcaniche dei Campi Flegrei e Somma-Vesuvio, è l’

integrazione delle reti già operanti e connesse tra di loro, che hanno subito dalla loro nascita diverse

ristrutturazioni ed ampliamenti. La rete flegrea è stata misurata, a partire dal 1970, dall’Osservatorio Vesuviano che ha effettuato periodiche campagne di livellazione di precisione, la cui

frequenza è aumentata nelle fasi di crisi. I dati raccolti hanno consentito di contribuire fortemente

alla comprensione e modellazione del fenomeno “ bradisismo “ e allo studio dei fenomeni

precursori delle eruzioni. La lunga serie temporale di dati disponibili sui movimenti verticali delsuolo ha evidenziato una stabilità della simmetria del campo di tipo quasi radiale , riscontrata sia

nelle fasi di sollevamento che di abbassamento, con un massimo sempre nel settore centrale della

caldera (Pozzuoli) sia nelle fasi di abbassamento che di sollevamento.

La configurazione attuale della rete che insiste sull’area vesuviana è il risultato di ampliamenti,effettuati in varie fasi, partendo dalla prima configurazione della rete installata nel 1972 che aveva

l’obiettivo di monitorare il settore medio alto del Gran Cono. Tale rete è misurata con frequenza

annuale. I risultati delle campagne finora effettuate evidenziano un basso strain-rate, ad eccezione

di ristrette zone dove si registra una lenta subsidenza, con un valore massimo di circa 5 mm/anno

12

Fig. 15 –Campi Flegrei

Variazioni di quota (mm)

rilevate al cs 25A dal

Gennaio 1969 al Novembre

2001. Il cs 25A è

materializzato nel settore

centrale della caldera

risorgente (Pozzuoli-Corso

Umberto), l’area di

maggiore dinamica sia nelle

fasi di sollevamento del

suolo che in quelle di

abbassamento.

Fig. 16 . Campi Flegrei - Movimenti

verticali (mm) del suolo lungo la linea

costiera (Napoli-Bagnoli-Pozzuoli) nella parte

flegrea della rete di livellazione (caposaldo di

riferimento cs1 (Napoli-Mergellina). Sono

rappresentate le variazioni di quota riferite al

settembre 1999, ricavate dalle livellazioni

effettuate nel maggio, giugno, luglio, agosto,

2000 che evidenziano il sollevamento in atto

nell’area centrale della caldera risorgente

(valore massimo + 38 mm). Dopo tale

fenomeno di breve durata e lieve entità l’area è

stata ancora interessata da una subsidenza con

diminuzione dello strain-rate.

Fig. 17 - Vesuvio - Variazioni

di quota (cm) lungo la linea

Napoli-Ercolano- Località

Quota 1000 (base del Gran

Cono versante occidentale).

Sono riportati i movimenti

verticali del suolo calcolati,

relativi alle ultime due

campagne (1999 e 2000) e

quelli cumulativi dal 1986 al

2000. Inoltre sono

rappresentati il profilo

altimetrico (linea continua) ed i

livelli di confidenza ± 2 s (linee tratteggiate). Tale linea di livellazione è un esempio dello stato

deformativo del Vesuvio, caratterizzato da una bassa dinamic,a ad esclusione della zona sommitale

che presenta un fenomeno di subsidenza pari a circa 8 cm nel periodo 1986-2000.

13

La rete di livellazione operante attualmente, sull’isola d’Ischia, costituita da 220 caposaldi, si

sviluppa su una lunghezza di 90 km ed è strutturata in 7 circuiti, le cui lunghezze variano da 2 a 32

km. La rete, installata dall’IGM nel 1913, è stata oggetto di vari ampliamenti ed infittimenti apartire dal 1978, data in cui l’Osservatorio Vesuviano inizia effettuare campagne periodiche di

livellazione di precisione. La configurazione della rete fornisce una buona risoluzione di

spostamento verticale. Il caposaldo di riferimento (cs1) per il calcolo delle variazioni di quota è

ubicato nel settore NE dell’isola (Ischia-Porto). L’elaborazione ed interpretazione dei dati hannoevidenziano due zone di subsidenza poste di cui una posta nel settore centro meridionale e l’altra

nella zona NW.

DIFSAR - In occasione del recente episodio di sollevamento verificatosi nel periodo Marzo-Agosto 2000 nell’area flegrea, è stato condotto uno studio del fenomeno che ha consentito di

verificare le notevoli potenzialità di un approccio congiunto SAR/metodologie geodetiche classiche

per il controllo dei fenomeni deformativi in atto in un’area vulcanica attiva. Durante tale episodio di

sollevamento è stato deciso un esperimento finalizzato alla produzione di interferogrammi e relativemappe di

deformazione in near

real time (NRT), a

partire dai dati diERS2 acquisiti il 20

Luglio 2000 dal Centro

di Geodesia Spaziale

dell’ASI di Matera etrasferiti direttamente a

Napoli per

l’elaborazione: ciò ha

consentito di ottenerele informazioni

richieste dopo 48h

circa dal passaggio del

satellite. Sono statiprodotti, alcuni

interferogrammi da

orbite sia ascendenti

Fig. 17 - DEM dei Campi Flegrei generato combinando più coppie

interferometriche ERS-1/ERS-2

che discendenti e relativi al satellite ERS2 dell’ESA. Tra questi, degni di nota risultano essere due

interferogrammi discendenti, il primo dei quali (02/03/2000 -20/07/2000) relativo all’intero periododel sollevamento, che indica una variazione di quota quantificabile in circa 5 cm (due frange circa)

in linea di vista del sensore, concordemente con quanto osservato lungo alcune baselines GPS dove

sono state misurate variazioni plano-altimetriche di circa 4 cm. Inoltre è prevista un’attività rivolta

all’acquisizione del know how che consentirà poi di effettuare, tramite software dedicato (progettoMINERVA), un’elaborazione di dati interferometrici (ERS-ENVISAT). E’ stata progettata

l’installazione di una rete di CORNER REFLECTOR in tutta l’area vulcanica napoletana, in

collaborazione con l’IREA-CNR di Napoli, finalizzata, nel medio termine, alla realizzazione di un

database congiunto di dati SAR/geodetici, nonché alla produzione di serie temporali di mappe deimovimenti verticali del suolo dell’ area flegrea.

14

Fig.18 - Campi Flegrei - Evoluzione

temporale della deformazione al Serapeo

osservati con tecniche DIFSAR

nell’intervallo giugno 1992- settembre

2000

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