Il supporto satellitare alle zone colpite dal terremoto in centro Italia

Proprio in queste ore, nel pieno di un nuovo sciame sismico che sta colpendo duramente il centro Italia, i satelliti radar gemelli Sentinel-1 della costellazione Copernicus, in combinazione con il cloud computing del segmento di terra, stanno monitorando le zone sismiche per la rilevazione degli spostamenti del terreno con una precisione nell’ordine di pochi millimetri.

Come già avvenuto negli eventi dello scorso Agosto nelle stesse aree, o nei precedenti eventi in Emilia Romagna, le informazioni rilevate dai satelliti saranno fondamentali per caratterizzare le aree colpite, permettendo di scoprire le strutture geologiche che le costituiscono e coordinare i soccorsi a seguito dei crolli e delle deformazioni del terreno.

Il radar è stato sviluppato nel secolo scorso per identificare aerei che si muovevano a centinaia di chilometri all’ora. Oggi il radar satellitare può rivelare cambiamenti altrimenti invisibili da terra che avvengono a velocità paragonabili alla crescita delle nostre unghie.

Il nuovo servizio automatico radar offerto dalla costellazione Europea copre le regioni sismiche d’Europa, monitorando una superficie complessiva di tre milioni di chilometri quadrati suddivisi in blocchi di 200m di lato.

Ogni volta che un movimento viene identificato vengono avviati controlli più dettagliati che possono essere effettuati tramite la Geohazards Exploitation Platform dell’ESA.

“Il servizio è stato attivato in tutte le regioni sismiche dallo scorso gennaio, sfruttando l’elaborazione automatizzata dei dati e sviluppata dal Centro aerospaziale tedesco DLR,” spiega Fabrizio Pacini di Terradue, sovrintendere alla piattaforma.
“Il nostro piano il prossimo anno è quello di scalare gradualmente fino a coprire tutte le regioni sismiche del mondo, ovvero fino a un quarto dell’intera superficie terrestre.”

Una mappa delle aree sismiche Europee attualmente monitorate.
Credits: ESA

“Tale copertura a livello di zona è davvero senza precedenti. È un passo fondamentale per permettere alla società in generale di ridurre i rischi da terremoti e vulcani”.

I satelliti prendono immagini radar successive della stessa posizione che vengono poi combinati per rivelare il minimo spostamento.
È una tecnica consolidata utilizzata per dare istantanee autorevoli dei movimenti a terra a seguito di eventi come i recenti terremoti in Italia centrale.

Lo spostamento del suolo nella zona colpita dal sisma di Agosto 2016.
Credits: Copernicus Sentinel (2016)/ESA/CNR-IREA

Gli scienziati della Terra sono stati sorpresi negli anni ’80 quando le prime reti GPS di precisione rivelarono spostamenti, allora inattesi, lungo le placche tettoniche, che si verificavano tra eventi sismici su larga scala.
Le scansioni radar combinate sono oggi sensibili a livello di millimetri e su vaste aree, rispetto a misure GPS punto per punto, ma il processo richiede una enorme potenza di calcolo.

“Il vero cambio di passo qui è che i dati vengono prodotti in tutte le aree interessate su una base completamente automatizzata”, aggiunge Fabrizio.

Il servizio elabora una media di 50 coppie di immagini al giorno in tutta Europa provenienti dai satelliti Sentinel-1A e 1B, riprese a sei giorni di distanza.
Il prossimo anno, il numero aumenterà a 130 coppie al giorno, con un massimo di 24 giorni e potenzialmente 12 giorni tra le acquisizioni per aree al di fuori dell’Europa, elaborando ogni giorno 1 terabyte di dati e con la possibilità di aumentare la risoluzione in caso di richieste.

L’interferogramma che mostra gli spostamenti del suolo nell’area colpita dal terremoto dello scorso 24 Agosto in Italia
Credits: ESA

L’elaborazione su così grande scala è permessa dalla piattaforma on-line e cloud-based Geohazards Exploitation Platform appositamente realizzata per lavorare con grandi quantità di dati satellitari.

Le osservazioni satellitari consentono di ricavare informazioni fondamentali nell’immediatezza di eventi sismici e costituiscono un importante patrimonio informativo per analizzare a fondo i meccanismi fisici che sono alla base di questi fenomeni.

Il programma Copernicus

I satelliti Sentinel 1 sono parte di un più ampio programma di ricerca condotto congiuntamente da ESA e dall’Unione Europea denominato Copernicus (prima del 2012 era noto come GMES, Global Monitoring for Environment and Security), che ha lo scopo di fornire informazioni operative sulle terre emerse, gli oceani e l’atmosfera terrestre utili sia alle politiche ambientali che ad esigenze di sicurezza con la capacità di raccogliere informazioni in tempi rapidissimi in caso di disastri naturali.

Credits: Airbus Defence and Space

Copernicus prevede 6 famiglie di satelliti. Oltre alla citata Sentinel 1, Sentinel 2 (il primo lancio è stato effettuato il 23 giugno 2015) ha il compito di riprendere immagini ad alta risoluzione nello spettro visibile e nell’infrarosso delle terre emerse e della vegetazione, Sentinel 3 (il primo satellite è in orbita dal 16 febbraio 2016) è dedicata principalmente all’osservazione degli oceani, Sentinel 4 e Sentinel 5 forniranno dati sull’atmosfera rispettivamente da un’orbita geostazionaria e da un’orbita polare (e saranno preceduti da Sentinel 5 Precursor), infine Sentinel 6 porterà a bordo un radar altimetrico per misurare la profondità dei mari, per scopi oceanografici e per lo studio del clima.

ESA cura le operazioni di lancio e LEOP dei satelliti Sentinel, mentre le operazioni si svolgono in modo coordinato con EUMETSAT.

I satelliti Sentinel 1

Sentinel 1A, che è in tutto e per tutto identico a Sentinel 1B, sono stati costruiti da Thales Alenia Space sulla piattaforma satellitare “Prima” (Piattaforma Italiana Multi-Applicativa) ed è dotato di un radar ad apertura sintetica (SAR) di 12 metri operante in banda C, prodotto da Airbus Defence and Space. I dati raccolti possono essere trasmessi a terra via radio, ma anche attraverso un terminale Laser in grado di comunicare con i satelliti della rete di trasmissione EDRS, posizionati in orbita geostazionaria.

Sentinel 1-A – Credits: ESA/ATG medialab

Il satellite ha la forma di un parallelepipedo di 4 x 2,8 x 2,5 metri, dal quale sporgono lateralmente due pannelli solari da 10 metri e, alla base, l’antenna radar di 12 metri. Il peso al momento del lancio era di 2.164 kg, ai quali vanno aggiunti 130 kg di carburante.