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Monografia

Dati del DOI
DOI 10.26383/CNR-ISMAR.2021.6
URL https://www.ismar.cnr.it/wp-content/uploads/2022/07/rapporto-tecnico-08-ismar-cnr.pdf

Dati del libro o della monografia
Titolo completo
Elaborazione dati morfo-stratigrafici in ambienti costieri per mezzo di algoritmi innovativi
Sottotitolo Progetto Tecnologie per il monitorAggio cOstiero (TAO)
Di (autore) (A01) Giuseppe Stanghellini,
Affiliazione CNR-Ismar, Dirigente Tecnologo
ORCID (21) https://orcid.org/0000-0003-1315-6066
Di (autore) (A01) Camilla Bidini
Affiliazione CNR-Ismar, Assegnista
Di (autore) (A01) Alessandra Mercorella
Affiliazione CNR-Ismar, CTER
ORCID (21) https://orcid.org/0000-0003-4120-6964
Di (autore) (A01) Luca Gasperini
Affiliazione CNR-Ismar, Ricercatore
ORCID (21) https://orcid.org/0000-0002-0276-0607
Di (autore) (A01) Alina Polonia
Affiliazione CNR-Ismar, Ricercatore
ORCID (21) https://orcid.org/0000-0002-1700-453X
Di (autore) (A01) Fabrizio Del Bianco
Affiliazione PROAMBIENTE S.c.r.l., Ricercatore
ORCID (21) https://orcid.org/0000-0002-6277-0145
Numero di Pagine 30
Lingua del testo Italiano (ita)
Data di publicazione (YYYY/MM/DD) 2021 / 02 / 01
Editore (01) Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienze Marine
Paese di pubblicazione Italia (IT)
Formato del prodotto Libro (BA)
Altri dati
Abstract
Descrizione principale (01)
Gli ambienti acquatici naturali caratterizzati da fondali poco profondi sono ecosistemi relativamente fragili che costituiscono importanti aree economiche e per questo soggetti a forte impatto antropico; ne sono un esempio i porti, le dighe ed i bacini idrici, laghi e lagune, tutti caratterizzati da record stratigrafici ben conservati e continui. In base a tali caratteristiche, questi ambienti risultano di grande interesse, sia per lo studio di processi oceanografici e geologici, che per indagini archeologiche e paleoambientali, trovandosi vicini ad insediamenti moderni e antichi. Tali ambienti devono essere preservati, e necessitano di un monitoraggio periodico al fine di mitigare gli effetti dei processi naturali e soprattutto dell'attività umana. Le aree costiere sono fortemente influenzate da impatti naturali e antropici. Questa è la previsione allarmante di un numero crescente di scienziati e ONG ambientali (Padmalal and Maya, 2014; Gavriletea, 2017). Tra questi impatti, l'esaurimento della sabbia dovuto al ridotto apporto di sedimenti fluviali e l'estrazione di sabbia. La sabbia è, infatti, un bene vitale per le nostre economie moderne, poiché è la risorsa naturale alla base di qualunque infrastruttura, venendo utilizzata in numerose applicazioni (case, grattacieli, ponti, aeroporti, ecc.). Proprio per questo, rappresenta la risorsa naturale più consumata sul pianeta dopo l'acqua dolce. Diversi fattori contribuiscono alla scomparsa di molte spiagge in tutto il mondo, comprese le trappole di sedimenti costituite da dighe artificiali, l'estrazione incontrollata della sabbia e gli effetti combinati dell'innalzamento del livello del mare e del cedimento del suolo, e dalla subsidenza indotta dagli emungimenti in acquiferi costieri. Sia a scala globale che a maggior ragione a scala italiana, con più di 7000 km di coste, e per la nostra regione (l’Emilia Romagna), le zone costiere sono le più esposte agli effetti combinati di cambiamenti globali e pressione antropica. A parte le considerazioni politiche, la comprensione delle variabili ambientali e geologiche che controllano l'erosione rispetto alla deposizione nell'ambiente costiero è un passo fondamentale verso la conservazione di ecosistemi così importanti, che implica una combinazione di approcci investigativi, come la biologia, l'oceanografia fisica e chimica e la geologia. Il punto di partenza di ciascuno di questi studi è la conoscenza, a diversi livelli di accuratezza, dell'interfaccia sedimento-acqua. I cambiamenti di morfologia e riflettività acustica del fondo marino sono le variabili fondamentali per descrivere lo stato del sistema e monitorarne l'evoluzione (Gasperini, 2005). La caratteristica principale delle zone costiere è la batimetria estremamente superficiale e l'elevata variabilità laterale dei tipi di fondale, controllata da fattori geologico/biologici, come la granulometria media dei sedimenti, i livelli di erosione o diagenetica, presenza di caratteristiche bio- costruttive, ecc. la subsidenza indotta da cause naturali e antropiche (emungimento da acquiferi sotterranei, estrazione di idrocarburi) è un fattore importante e in rapida evoluzione nel causare instabilità delle zone costiere. Sebbene in circostanze particolari la mappatura del telerilevamento nelle aree costiere possa essere ottenuta utilizzando il rilevamento satellitare o aereo, i sondaggi sonori/ultrasonici convenzionali sono ancora più accurati, poiché le tecniche di telerilevamento sono limitate alle aree con acque poco profonde e limpide, senza contaminazione atmosferica. Una combinazione di indagini geofisiche di telerilevamento, geodetiche e convenzionali potrebbe essere un approccio ideale a questo particolare problema, e guidare gli interventi di mitigazione del rischio (van Rijn, 2011). Tuttavia, l'acquisizione di dati batimetrici e di riflessione sismica in acque poco profonde è difficile, perché la profondità media è spesso al di sotto del limite degli ecoscandagli convenzionali e dell'accessibilità della barca, e il rumore dovuto alle onde e alla turbolenza nella colonna d'acqua influisce fortemente sulla qualità del le misure. In questo modo i primi metri di profondità dell'acqua, i più dinamici in termini di processi erosivi e deposizionali, sono i meno indagati. L'introduzione di un sistema autonomo per l'esecuzione di indagini geofisiche ripetute delle aree costiere, in combinazione con tecniche di telerilevamento, fornirebbe un'interessante opportunità per raccogliere dati ad alta risoluzione nelle aree costiere, aprendo le porte a indagini ripetute (4D). È questo uno dei principali obiettivi del Progetto TAO. Infatti, gli studi geofisici in ambienti con acque poco profonde (inferiori a pochi metri) non sono ad oggi una pratica molto consolidata, nonostante la loro importanza economica e sociale richieda lo sviluppo di nuove tecnologie e metodi che potrebbero essere offerti ad una gamma più ampia di ricercatori. I recenti progressi nel campo della robotica marina (Remote Operating Vehicles, Autonomous Surface Vehicles, ecc.) sono un'opportunità interessante in questo senso (Stanghellini et al., 2020), e aprono al monitoraggio e all’acquisizione ed analisi multidimensionale/multiparametrica di dati geofisici marini. È in quest’ottica che ricade lo sviluppo tecnologico proposto nell’ambito del Progetto TAO, che ha come obiettivo primario combinare l’utilizzo di veicoli autonomi di superficie con lo sviluppo di sensori e tecniche di acquisizione innovative. Un esempio è l’utilizzo integrato tra veicoli autonomi e sistemi chirp-sonar, che generano un segnale modulato in frequenza altamente ripetibile, che permette una stima accurata della riflettività del fondale e che può essere utilizzato per individuare le proprietà geologiche che lo caratterizzano. Per mezzo di un veicolo autonomo, il cui sviluppo è previsto dal Progetto, integrato da sensori ecografici e stratigrafici innovativi è possibile acquisire sezioni del sottosuolo densamente spaziate, che in presenza di fondali poco profondi realizzano un imaging pseudo-3D e 4D della sotto-superficie (Gasperini et al., 2020; Gasperini et al., 2021), per studiare le forzanti principali che contribuiscono alla continua modellazione di questi ambienti estremamente dinamici (onde, correnti, ecc..) e valutare l’efficacia delle opere di difesa. In questo Rapporto Tecnico, presentiamo l’applicazione di algoritmi innovativi di elaborazione di dati acquisiti nelle aree campione del progetto TAO.
Parola chiave (20) morfo-stratigrafia - Progetto TAO - Tecnologie per il monitorAggio cOstiero - Foce del Fiume Bevano (RA) - Alto Adriatico - Lido di Dante (RA) - Riccione (RN) - veicolo autonomo di superficie - chirp-sonar - Side-Scan Sonar