I progressi della ricerca italiana

ROMA – focus/ aise – Il terremoto che il 24 agosto 2016 colpì Amatrice e vaste aree dell'Appennino centrale è stata una tragica esperienza da cui però sono nati studi, tecnologie e strumenti per migliorare il monitoraggio e la prevenzione dei rischi naturali in Italia. Il Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) è tra gli Enti scientifici impegnati in tal senso.
“Integrando osservazioni del terreno, dati geofisici e informazioni sismologiche, oggi disponiamo di una conoscenza molto più dettagliata della geologia e del sistema di faglie dell'Appennino centrale che ha generato la sequenza sismica nell’area di Amatrice e Norcia”, spiega Massimiliano Moscatelli, direttore dell’Istituto di geoscienze del Cnr (Cnr-Geo). “Il completamento del Foglio geologico ‘Norcia’ nell'ambito del progetto Carg (Cartografia geologica e geotematica), e le ricostruzioni tridimensionali sviluppate con il progetto Retrace 3D hanno consentito di definire con maggiore precisione la geometria e la relazione delle faglie attive con gli ipocentri della sequenza sismica di allora. Queste conoscenze consentono oggi di individuare meglio le criticità del territorio e di fornire informazioni più accurate a supporto di prevenzione, ricostruzione e sicurezza delle comunità”.
Un avanzamento che nasce dalla collaborazione con il Dipartimento della protezione civile e con gli Enti Ingv e Ispra, e nel quale il maggiore ente pubblico di ricerca italiano continua a credere e investire. In questa prospettiva è nato il nuovo Istituto di Geoscienze del Cnr (Cnr-Geo), il più grande dell'Ente, frutto dell'integrazione degli Istituto di geologia ambientale e geoingegneria, di geoscienze e georisorse e di ricerca per la protezione idrogeologica. Una realtà che riunisce competenze multidisciplinari per lo studio della Terra e dei rischi naturali.
“Gli studi condotti ad Amatrice, Accumoli e Arquata del Tronto mostrano come le caratteristiche del sottosuolo influenzino gli effetti locali dello scuotimento sismico, quindi il moto del terreno durante un terremoto”, aggiunge Iolanda Gaudiosi, ricercatrice Cnr-Geo. “È una delle principali eredità scientifiche del terremoto: grazie a rilievi e modelli numerici avanzati, possiamo individuare con maggiore affidabilità le aree più esposte ad amplificazioni locali, frane e altri effetti indotti, fornendo informazioni preziose per la pianificazione territoriale e la sicurezza delle costruzioni”.
L'esperienza maturata nei 138 Comuni del cratere trasforma quindi la conoscenza scientifica in strumenti concreti di ricostruzione e prevenzione. “Attraverso il ‘Centro per la microzonazione sismica’ (CentroMs), coordinato dal Cnr, disponiamo di una delle più ampie raccolte di dati e cartografie sugli effetti locali dei terremoti, a supportare la pianificazione, le attività quotidiane e la gestione del rischio”, sottolinea Marco Mancini dell’Istituto di Geoscienze. Altro indicatore concreto per le politiche di prevenzione è la ‘Condizione limite per l'emergenza’ (Cle), strumento che analizza il sistema urbano per garantire le funzioni strategiche, l'accessibilità e l'operatività dei soccorsi durante e dopo un sisma. “Nel 2016 solo il 22% dei Comuni del cratere disponeva di una Cle approvata, oggi siamo arrivati all'86%, un dato importante che mostra come gli strumenti di prevenzione si traducano in pianificazione e gestione territoriale”, evidenzia Margherita Giuffré del Cnr-Geo.
Amatrice ha rappresentato anche uno dei primi casi di applicazione operativa delle tecnologie satellitari per il monitoraggio delle deformazioni del suolo. Nelle ore immediatamente successive all'evento, i ricercatori dell'Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell'ambiente (Cnr-Irea) elaborarono le prime immagini radar satellitari per misurare gli spostamenti del terreno causati dal sisma. “Le immagini evidenziarono un'estesa area di abbassamento del suolo, con deformazioni fino a circa 20 centimetri nell'area di Accumoli, confermando l'efficacia dell'interferometria differenziale radar satellitare (DinSar), tecnica che consente di confrontare immagini precedenti e successive ad un evento sismico per misurare con estrema precisione gli spostamenti superficiali e le deformazioni associate alle faglie responsabili”, ricorda Riccardo Lanari, del Cnr-Irea e direttore dell'Istituto all'epoca del sisma.
Anche queste tecnologie hanno conosciuto una notevole evoluzione, in cui un ruolo centrale è stato svolto dalla tecnica P-Sbas (Parallel Small baseline subset) sviluppata dal Cnr-Irea. “La tecnica permette di elaborare grandi quantità di immagini radar della costellazione nazionale Cosmo-SkyMed e di quella europea Sentinel-1, con elevata frequenza, copertura globale e misurazione millimetrica dei movimenti del terreno”, prosegue Lanari. “Grazie alla continuità dei dati satellitari e all'automazione delle elaborazioni basate sulla tecnica P-Sbas, siamo passati dall'analisi di singoli eventi a sistemi permanenti di monitoraggio, oggi impiegati per i Campi Flegrei, il Vesuvio, l'Etna, Stromboli e Vulcano, oltre che per le deformazioni legate a subsidenza e dissesto idrogeologico su scala nazionale, come nel recente caso della frana di Niscemi”.
“Nell’ambito della infrastruttura europea Epos”, conclude Francesco Casu del Cnr-Irea, “è stato anche sviluppato un servizio in grado di rilevare, alla scala globale, le deformazioni che si verificano sulla terra solida a seguito di terremoti di notevole magnitudo (superiore a 5.5) e ha reso disponibili i propri algoritmi su cloud, consentendo elaborazioni automatiche e on demand da parte della comunità scientifica internazionale”. Un altro passaggio alla risposta condivisa e concreta indotto dalla tragica esperienza di Amatrice.
Il buio degli abissi non è un ambiente inerte: uno studio condotto congiuntamente dall’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS e dall’Istituto per le risorse biologiche e le biotecnologie marine del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Irbim) ha per la prima volta rivelato che i microrganismi che vivono nelle acque profonde del Mare di Ross, in Antartide, svolgono un ruolo attivo nella fissazione di carbonio inorganico disciolto (DIC) anche in assenza totale di luce. Si tratta di un processo finora non contabilizzato nei bilanci del carbonio oceanico, con implicazioni potenzialmente rilevanti per la comprensione del ciclo globale del carbonio.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Communications Earth & Environment, è stata coordinata da Mauro Celussi dell’OGS con il contributo, per il Cnr-Irbim, di Gian Marco Luna, Marco Basili e Grazia Marina Quero. Il lavoro si basa su esperimenti di incubazione condotti su campioni d'acqua prelevati tra 200 e 2000 metri di profondità durante due campagne oceanografiche a bordo della nave da ricerca R/V Italica, nell'ambito del progetto PNRA DEEPROSSS.
“Il Mare di Ross è una delle regioni oceaniche più produttive del pianeta e un importante sito di formazione di acque profonde, che influenzano la circolazione termoalina globale. Eppure, la vita microbica nelle sue profondità è ancora poco conosciuta”, spiega Mauro Celussi dell’OGS, coordinatore dello studio.
I risultati mostrano che la fissazione del carbonio inorganico disciolto (DIC) avviene a tassi comparabili a quelli misurati nelle principali regioni oceaniche del mondo, nonostante le temperature estremamente basse. Proiettando questi valori sull'intero volume delle masse d’acqua del Mare di Ross, il team ha stimato che il carbonio fissato nel buio degli abissi equivale a circa il 5% del sink annuale di CO2 di questo mare, un contributo tutt’altro che trascurabile, e fino ad oggi non considerato nei modelli del ciclo del carbonio.
Attraverso l’analisi del DNA microbico, il team ha inoltre identificato i principali responsabili del processo: archaea nitrificanti (Nitrosopumilaceae) e batteri chemoautotrofi (SUP05 e SAR324), attivi nella fissazione di DIC nelle acque di alta salinità della piattaforma continentale (High Salinity Shelf Water), nelle acque profonde circumpolari (Circumpolar Deep Water) e nelle acque di fondo antartiche (Antarctic Bottom Water).
“Questo studio suggerisce che i microrganismi che abitano uno degli oceani più importanti del pianeta partecipano attivamente al ciclo del carbonio: non tenerne conto potrebbe significare sottostimare la capacità di assorbimento di CO2 di questo mare”, osserva Grazia Quero del Cnr-Irbim.
“Capire quali organismi fissano la CO? e in quali condizioni lo fanno è anche un modo per anticipare come questo serbatoio biologico potrebbe rispondere al cambiamento climatico e all’acidificazione degli oceani”, conclude Marco Basili (Cnr-Irbim).
Il campionamento è stato effettuato durante la XXIX e la XXXI spedizione italiana in Antartide, a bordo della R/V Italica, all’inizio del 2014 e del 2016.La ricerca si è svolta nell'ambito del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) attuato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) per il coordinamento scientifico e da ENEA per la pianificazione e l’organizzazione logistica. Le operazioni sono state coordinate dall'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, dal 2022 soggetto attuatore del PNRA per la gestione tecnica e scientifica della nave da ricerca Laura Bassi. (focus\aise)