Rapporto sull'Attività Scientifica 2002 - INGV Home Page

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Rapporto attività scientifica 2002 School of Mathematical Sciences, Univ. Exeter, UK Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover, Germania Alfred Wegener Institute, Germania Istituto di Ricerca spaziale, Lviv, Ucraina Danish Meteorological Institute, Danimarca e altri istituti europei GeoForschungsZentrum Potsdam, Germania, ed altri istituti internazionali Ebro Observatory, Roquetes, Spagna Geol. Survey of Japan Ohio State University, USA Byrd Polar Research Center, USA Inst. Geophys. Univ. of Texas, USA Goddard Space Center, NASA, USA Principali strutture Nazionali Dipartimento Scienze della Terra, Università di Chieti Dipartimento Scienze della Terra, Università di Napoli Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università di Bari Geomare Sud, CNR, Napoli Ministero Affari Esteri – D.G. A. P.M Consorzio Satellite Oersted Istituti Scientifici Europei Consorzio Satellite CHAMP Istituti Scientifici Europei Consorzio Satellite SWARM Istituti Scientifici Europei Descrizione attività Lo studio del campo geomagnetico, della sua origine ed evoluzione, e della sua caratterizzazione spazio-temporale è fondamentale per la comprensione della struttura del nostro pianeta e dei processi dinamici che avvengono al suo interno e nello spazio circostante. Inoltre, le metodologie che si basano su tecniche magnetiche rappresentano dei potenti strumenti diagnostici sullo stato geofisico del nostro territorio. Gli indirizzi generali delle attività della UF Geomagnetismo sono: 1) rilevazione diretta del campo magnetico terrestre e della sua variabilità, attraverso la conduzione degli Osservatori magnetici automatici, della Rete Magnetica Nazionale, e delle reti locali di Geomagnetic Deep Sounding (GDS) e Magnetotellurica (MT), rilievi marini e aeromagnetici; Rete sismomagnetica dell’Italia centrale in collaborazione con l’Osservatorio di L’Aquila; 2) studio della struttura e della dinamica del nostro pianeta e dello spazio circostante attraverso metodologie magnetiche ed elettromagnetiche; 3) attività interdisciplinari che si affiancano ad altre metodologie, sia per lo studio geofisico del pianeta in generale sia per lo studio di fenomeni sismici, vulcanici e marini in collaborazione con altre UUFF; approntamento di tecniche per il monitoraggio dei campi elettromagnetici naturali e artificiali nell’ambito NIR; 4) controllo e validazione di strumenti hardware e software per migliorare la significatività del dato magnetico rilevato, predisposti anche in collaborazione con altre UUFF della Sezione (Laboratorio di Geofisica Ambientale e Osservatorio dell’Aquila). Osservatori e Rete Magnetica L’UF di Geomagnetismo gestisce attualmente: l’Osservatorio Geomagnetico di Castello Tesino (CTS), l’Osservatorio nella base antartica di Baia Terra Nova (BTN), che per disturbi elettromagnetici nell’anno in oggetto è stato definitivamente trasferito in località OASI e, infine, la Rete Magnetica Nazionale con i suoi 114 capisaldi. Durante il 2002 sono state effettuate negli Osservatori misure continue del campo magnetico terrestre utilizzando tipi differenti di magnetometri. Le registrazioni sono state regolarmente calibrate (circa ogni mese a CTS e giornalmente durante il periodo estivo antartico a BTN) con delle misurazioni assolute realizzate da personale specializzato. Sono continuati i contatti per l’insediamento di un nuovo osservatorio presso l’Isola di Lampedusa e sono stati instaurati rapporti collaborativi con il Corpo Forestale di Stato per l’utilizzo delle aree protette di parco per l’installazione di stazioni geomagnetiche. La cartografia della Rete Magnetica al 2000.0 è stata presentata presso la sede dell’IGM di Firenze e nella sede di Roma dell’INGV. Queste attività, di monitoraggio ed osservazione, ricadono nel punto 2.H del Piano Triennale 2001-2003. Ricerca Gli argomenti trattati nel corso del 2002 ricoprono tanto le variazioni del campo magnetico dovute a sorgenti interne (3.B del Piano Triennale 2001-2003) quanto quelle dovute a sorgenti esterne al pianeta. Il primo tipo di studi ha permesso di approfondire la dinamica dei fluidi interni alla terra, responsabili della generazione e del sostentamento del campo geomagnetico; il secondo di investigare la dinamica magnetosferica. Nell’ambito dello studio e della caratterizzazione della natura dei moti interni al nucleo fluido terrestre sono stati condotti alcuni studi approfonditi sulle proprietà spettrali delle fluttuazioni più lente (variazione secolare) del campo magnetico terrestre, in termini di fenomeni caotici (De Santis et al., 2002a) o turbolenti con caratteristiche di intermittenza (Consolini et al., 2002). Ambedue i lavori prevedrebbero, tra le altre cause, la persistenza di vortici nella regione più superficiale del nucleo. È stata inoltre individuata la presenza di accoppiamenti quadratici tra periodi caratteristici nelle sequenze di alcuni osservatori geomagnetici, attribui- 54
Sezione di Roma 2 Geomagnetismo, Aeronomia e Geofisica Ambientale bili ad accoppiamenti non lineari tra variazioni della LOD e moti interni del nucleo (Tozzi e De Santis, 2002). Sono inoltre stati stimati i tempi di scala per le componenti cartesiane del campo di variazione secolare (De Santis et al., 2002b). Lo studio delle inversioni di polarità del campo magnetico terrestre relative agli ultimi 166 milioni di anni ha suggerito l’ipotesi che queste possano essere il risultato di un processo di risonanza stocastica, con la presenza di tempi caratteristici di scala di cui uno prossimo a 100 mila anni. Questo risultato riapre quindi la questione della possibile esistenza di un legame tra le inversioni di polarità geomagnetiche e la variazione dell’eccentricità orbitale della terra nell’ottica di un processo di risonanza stocastica (Consolini, De Michelis, 2002a). Nell’ambito del progetto ARM, sono stati pubblicati due modelli preliminari di campo geomagnetico e di variazione secolare relativi al territorio antartico (Torta et al., 2002; De Santis et al., 2002c), applicando l’analisi armonica su calotta sferica a dati a terra e da satellite (Magsat e Oersted). Per l’Italia è stato aggiornato il modello di campo magnetico ITGRF (De Santis et al., in print). Il geomagnetismo crostale (3.A.c del Piano triennale 2001-2003) ha intensificato l’attività di ricerca con applicazioni al rischio vulcanico. In occasione delle emissioni gassose a largo di Panarea avvenute prima della recente crisi vulcanica, è stata investigata parte delle Isole Eolie con rilievi aeromagnetici in alta risoluzione. Durante la stessa campagna sono stati acquisiti nuovi dati nell’aerea di Stromboli, che verranno integrati con quelli acquisiti nell’ambito del Laboratorio multidisciplinare di Stromboli (Chiappini et al., 2002a). È in fase di realizzazione il database GIS che raccoglie le informazioni esistenti sull’Isola di Vulcano, mirato ad un’interpretazione integrata in chiave tettonica e di hazard vulcanico. È stata attivata l’elaborazione dei profili marini nel Mediterraneo centro-occidentale, nell’area chiave del bacino Algero- Provenzale. Il campo di anomalia viene così ad essere integrato con il database magnetico digitale italiano. Lo studio dei campi di potenziale ha visto la realizzazione di un metodo interpretativo inverso per la modellazione crostale che, introducendo un’opportuna funzione analitica di profondità, riduce il problema prodotto dall’ambiguità dell’inversione. Attraverso una modellazione crostale nell’Appennino, ottenuta a partire da dati di potenziale, di sismica attiva, di pozzi e di flusso di calore, è stato proposto un nuovo assetto tettonico (Speranza, Chiappini, 2002; Chiappini, Speranza, 2002). È proseguita l’attività di monitoraggio del campo magnetico nell’area di interesse della cosiddetta rete sismomagnetica in Italia Centrale con l’analisi dei dati e le relative interpretazioni. Le attività in Antartide sono proseguite con la compilazione di mappe per regioni specifiche (Bozzo et al. (a, b); Damaske et al., in print), con la proposta di un modello dinamico di accumulo meteoritico (Folco et al., 2002) e lo studio del sistema tettonico Montagne Transantartiche-Bacino di Wilkes-rift antartico occidentale. Sono stati integrati tutti i dati di anomalia magnetica esistenti near-surface nel settore del Mare di Ross (Chiappini et al., 2002b). È continuata l’attività in collaborazione con la UF di Geofisica Ambientale sulle tecniche prospettive collegate alle indagini ambientali (Marchetti et al., 2002). Per meglio divulgare le attività dell’INGV si è organizzata il 6 giugno una giornata di Geofisica ambientale rivolta a personalità politiche e amministratori locali nella quale si sono presentate le attività dell’Ente in questo campo; nell’occasione è stata presentata una monografia sulle caratteristiche dei campi e.m., le tecniche di monitoraggio, e principi dell’interazione biologica. Nell’ambito dello studio delle proprietà nonlineari della risposta della magnetosfera terrestre alle sollecitazioni del vento solare (4.C del piano triennale 2001-2003), sono state investigate le proprietà statistiche dei tempi di attesa tra due eventi magnetosferici come evidenziati dall’indice AE dell’elettrogetto aurorale. Tale studio ha stabilito per la prima volta un parallelo tra il comportamento complesso della dinamica magnetosferica e quello di un sistema disordinato fuori dall’equilibrio caratterizzato da transizioni di fase dinamiche a configurazioni metastabili (Consolini e De Michelis, 2002b). Lo studio dei dati magnetici delle stazioni antartiche (Lepidi et al., 2003) di Terra Nova e Concordia ha permesso il confronto tra le variazioni temporali nei due siti e consentito di ricavare preziose informazioni sulla modalità di interazione del vento solare con il campo magnetico terrestre. Tra le altre attività di rilevanza scientifica internazionale degne di nota o in via di sviluppo ricordiamo: a) lo studio di metodologie elettromagnetiche attive per warning sismico o vulcanico; b) l’analisi dei dati su fondale marino dei magnetometri installati sulla stazione Geostar a 2000 metri di profondità e la collaborazione quasi decennale con i colleghi della UF Ridge; c) le prospezioni magnetometriche nella Piana del Sirente per confermare l’origine meteoritica delle depressioni presenti nell’altopiano (insieme a personale UF Geofisica ambientale); d) gli studi preliminari e le attività preparatorie di un programma di caratterizzazione e monitoraggio ambientale dei campi e.m.; e) partecipazione all’attività esplorativa di consulenza per la Procura; f) l’attività di collaborazione per lo studio della fisica magnetosferica nell’ambito del Consorzio di Astro-geofisica con sede presso l’Università di L’Aquila. È proseguita l’attività di consulenza presso la l’Uff. V della Direz. Gen. Affari Politici e Multilaterali del Ministero Affari Esteri (MAE) per il sistema di verifica del Trattato per il controllo delle esplosioni nucleari (CTBT). A questo proposito la collaborazione con il MAE ha favorito l’approvazione di una legge in Parlamento che pone l’INGV come ente di riferimento per le tecniche geofisiche previste dal Trattato. Anche nel 2002 è continuato il contributo da parte di alcuni ricercatori della UF come docenti presso alcune università italiane in discipline di geofisica o affini (punto 5 del piano triennale 2001-2003). Pubblicazioni dell’anno su riviste JCR Bozzo et al. (a): NZ J. Geol. Geophys. (in print). Bozzo et al. (b): NZ J. Geol. Geophys. (in print). Chiappini et al. (2002a): J. Volcanol. Geotherm. Res. Chiappini et al. (2002b): Tectonophysics. 55
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