Paolo CAPUANO | Geofisica e Sismologia

DOTAZIONE

Georesistivimetro MAE A6000E 48 canali

3 axis 1Hz velocitymeter with Lippman correct

3 Channel Linux base recorder with GPS

GeoExplorer HVSR data processing module license

Broad-band well seismometers

Data storage 4 TB

Data loggers Quanterra Q330

MISSION

Il Laboratorio di Geofisica e Sismologia (GeoSismoLab) del Dipartimento di Fisica “E.R. Caianiello” dell’Università degli Studi di Salerno ha come obiettivo lo studio di fenomeni naturali della Terra Solida e Fluida tramite analisi geofisiche dirette e indirette.

Fare ricerca in qualsiasi settore scientifico necessita di una buona rete di persone con cui collaborare, formando consorzi in progetti Italiani o Europei. I risultati di tali analisi devono poi essere divulgati alla comunità scientifica ed alla popolazione in un linguaggio semplice, chiaro e comprensibile a tutti. Questi sono i principi su cui, con entusiasmo e professionalità, si sviluppano la mission e le attività di GeoSismoLab che si fondano su quattro pilastri fondamentali in ambito scientifico:

• Ricerca
• Didattica
• Coordinamento e partecipazione a progetti
• Coinvolgimento della popolazione

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Twitter: @sismolabunisa

IG: @geoesismolab

Researchgate: https://www.researchgate.net/lab/Geophysics-and-Seismology-Laboratory-Paolo-Capuano

RICERCA

Imaging sismico

Per valutare la pericolosità sismica di aree tettoniche attive complesse è necessario caratterizzare la sorgente sismogenetica (faglia) ed esaminare le proprietà elastiche ed anelastiche del mezzo in cui le onde sismiche si propagano. Diversi sono i dataset su cui finora si sono concentrate le nostre analisi, da contesti tettonici ad aree di sfruttamento delle georisorse: Irpinia e Pollino in Italia meridionale; il giacimento petrolifero della Val D'Agri; i campi geotermici di Nesjavellir (Islanda) e St. Gallen (Svizzera). Le analisi si sviluppano anche in collaborazione con enti italiani e stranieri: Università della Calabria, Università del Sannio, JGU di Mainz, INGV ed altri.

Per la caratterizzazione delle faglie, in GeoSeismoLab prevediamo l’applicazione di tecniche di localizzazioni assolute e relative (master-slave, doppie differenze) degli ipocentri dei terremoti, e valutiamo altri parametri che caratterizzano la sorgente sismica, come la magnitudo, i meccanismi focali, la lunghezza della rottura, stress-drop.

La tomografia in velocità, necessaria per lo studio delle proprietà elastiche del mezzo di propagazione delle onde sismiche, prevede l'inversione dei tempi di arrivo delle onde P e S sia per il modello di velocità che per i parametri di localizzazione dei terremoti. Si valuta la risoluzione della mappa, che indica l'affidabilità delle anomalie e si interpretano i risultati in termini di Vp, Vs e Vp/Vs. I risultati vengono poi interpretati sulla base delle conoscenze geologiche dell’area, se disponibili.

La tomografia in attenuazione è fondamentale per lo studio delle proprietà anelastiche del mezzo, ossia dei contributi di scattering e assorbimento, il primo legato alle eterogeneità su piccola scala come fratture o faglie, il secondo legato alla perdita di energia attraverso il calore. Lo studio dell'attenuazione delle onde sismiche può coinvolgere le onde di corpo o le onde di coda, cioè le onde che si generano subito dopo le onde S. Nel GeoSismoLab studiamo l'attenuazione delle onde di corpo attraverso l'applicazione del metodo di normalizzazione della coda e la tecnica t*. L'attenuazione delle onde di coda viene studiata, invece, per separare e mappare lo scattering e l'assorbimento in diverse aree tettoniche complesse, e marcare l'area con una diversa quantità di fluidi o altamente fratturata.

Cambiamenti climatici

I cambiamenti climatici stanno colpendo ogni paese del mondo dai poli all'equatore. Sta distruggendo le economie nazionali e influenzando le vite umane. I modelli meteorologici stanno cambiando, i ghiacciai si stanno riducendo, il livello del mare si sta alzando, la desertificazione sta aumentando e gli eventi meteorologici estremi stanno diventando più frequenti.

Il GeoSismoLab ha una forte attenzione all'importante tema del cambiamento climatico e ha già promosso diversi incontri su questo argomento. Questi incontri sono stati rivolti a studenti delle scuole superiori, a studenti universitari e a persone comuni. L'obiettivo è quello di rendere la popolazione di ogni livello consapevole del problema e preparata ai cambiamenti che si dovranno affrontare per mitigare il problema.

Analisi Multi-Rischio

Le georisorse sono ampiamente sfruttate nella nostra società, con enormi benefici sia per l'economia che per le comunità. Tuttavia, con i benefici arrivano rischi e impatti. Capire come tali rischi e impatti sono intrinsecamente sostenuti in un dato progetto è di fondamentale importanza sia per l'industria che per la società. In particolare, è fondamentale distinguere tra gli impatti specifici legati allo sfruttamento di una data risorsa energetica e quelli condivisi con lo sfruttamento di altre risorse energetiche.

La valutazione del rischio è comunemente definita come il processo scientifico in cui i rischi posti dai pericoli intrinseci coinvolti nel processo o nelle situazioni sono stimati quantitativamente o qualitativamente. Pertanto, per comprendere la valutazione multirischio, è necessario avere una chiara distinzione tra pericolo e rischio. In termini generali, l’hazard è definito come il potenziale di causare danni, mentre il risk è comunemente definito come la combinazione della probabilità, o frequenza, del verificarsi di un pericolo definito e la grandezza delle conseguenze del verificarsi.

Noi lavoriamo sulla valutazione del rischio con un approccio Multi-hazard/Multi-risk, il cui obiettivo principale è quello di armonizzare il risultato ottenuto per diverse fonti di rischio tenendo conto anche delle possibili interazioni del rischio. Tale analisi multi-rischio può prendere in considerazione sia eventi che minacciano gli stessi elementi a rischio senza coincidenza cronologica - "Multi-Hazard assessment" -, e/o eventi correlati (dipendenti l'uno dall'altro o causati dallo stesso evento scatenante), che quindi si verificano contemporaneamente o poco dopo l'altro - "Multi-risk assessment" - (Commissione Europea 2010). In altre parole, tale analisi è utile sia per valutare diversi pericoli (indipendenti) che minacciano un insieme comune di elementi esposti sia per identificare e valutare possibili interazioni e/o effetti a cascata tra diversi possibili eventi pericolosi.

Science Communication

Oggi più che mai è necessario studiare e migliorare le tecniche di divulgazione scientifica, sia facendo rivalutare agli studenti il significato e la rilevanza della scienza (Science Capital Teaching Approach) sia approfondendo le tecniche di valutazione delle attività di divulgazione e comunicazione con un approccio scientifico (Evidence Based Science Communication).

Per questo motivo il GeoSismoLab ha incluso questa nuova area di attenzione nelle sue attività di ricerca.

DIDATTICA

Nel GeoSismoLab si sviluppano tesi di laurea triennale e magistrale, attività di tirocinio e si tengono esercitazioni sperimentali per piccoli gruppi di studenti per i CdL in Fisica e Scienze Ambientali. In particolare:

• Esercitazioni (CdLM in Fisica e/o Scienze Ambientali- – 1° anno) che prevedono acquisizione in campagna, analisi ed interpretazione di:
• Misure di rumore
• Misure di Sismica Attiva
• Misure di Geoelettrica
• Tesi di Laurea Triennale (CdLT in Fisica e/o Scienze Ambientali)
• Sistemi di early warning in ambito sismico
• I rischi connessi alle esplorazioni delle geo-risorse
• Science Communication e Percezione del rischio
• Tesi di Laurea Magistrale (CdLM in Fisica e/o Scienze Ambientali)
• Applicazioni della tomografia sismica in aree tettoniche, vulcaniche e geotermiche
• L’utilizzo delle tecniche di machine-learning nell’ambito della geofisica per l’ambiente
• Multi-risk Analysis
• Science Communication e Percezione del rischio
• Tirocini internazionali
• Tirocini obbligatori (CdLT in Fisica e/o Scienze Ambientali)
• Segnali sismici
• Localizzazione di un evento sismico
• Science Communication e Percezione del rischio

COORDINAMENTO E PARTECIPAZIONE A PROGETTI

PROGETTI IN CORSO

H2020 - CORE (Coor.)

Il progetto CORE - sCience and human factOrs for Resilient sociEty, finanziato dalla Commissione Europea, prende ufficialmente il via nei giorni giovedì 30 settembre e venerdì 1 ottobre 2021 e si propone come obiettivo principale quello di creare, mediante una collaborazione trans-disciplinare tra area scientifica ed umanistica, comunità sociali più preparate nell’affrontare e superare le catastrofi, definendo al meglio gli scenari attesi e le difficoltà individuali e delle strutture socio-economiche, in modo da rendere la ripresa più efficace ed efficiente, ma, prestando anche particolare attenzione alle categorie più vulnerabili: disabili, anziani, persone in difficoltà economica, donne e bambini.

Partendo da diversi casi studio (terremoti, tsunami, alluvioni, attacchi terroristici, incidenti industriali, Covid-19), il progetto fornirà soluzioni alle popolazioni su come prepararsi, affrontare e superare gli effetti di eventi devastanti. Grande attenzione sarà dedicata all'educazione nelle scuole, alle attività di formazione e alla comunicazione mediante i social media. Una delle sfide del progetto sarà creare un’APP che fornisca alla popolazione informazioni utili su come comportarsi in situazioni di emergenza e aumentarne il livello di preparazione.

Il progetto, coordinato dal prof. Paolo Capuano, docente di Geofisica presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Salerno, vede coinvolte 19 istituzioni internazionali tra Enti di ricerca, Università, Ministeri, Comuni, Associazioni di pronto intervento ed umanitarie. CORE rafforzerà le collaborazioni con gli enti italiani e favorirà future sinergie con gli enti europei e non coinvolti.

PRIN - MATISSE (Coor.)

(Methodologies for the AssessmenT of anthropogenic environmental hazard: Induced Seismicity by Sub-surface geo-resources Exploitation).

Il progetto MATISSE punta a sviluppare ed implementare le tecnologie necessarie per identificare e quantificare i rischi legati alla sismicità indotta. I terremoti antropogenici costituiscono uno degli impatti maggiori connessi allo sfruttamento delle geo-risorse. Le operazioni che comprendono iniezioni di liquidi durante le attività industriali, come ad esempio le attività legate allo sfruttamento di petrolio, gas e a quello geotermale, molto spesso inducono le attività microsismica, e in determinate circostanze, finiscono in ri-attivare le faglie esistenti, causando eventi di grandezza significativa. Sarà sviluppato un approccio multi-hazard ai fini di valutare gli effetti negativi sull'ambiente causati dallo sfruttamento sotto-superficie delle geo-risorse. Il fracking (hydraulic fracturing, un processo che stimola la produzione di formazioni molto compatte di argilla) e l'iniezione di fluidi e acqua di scarto (associati ai processi di stimolo oppure ai processi di produzione) sono stati individuati come le due operazioni principali condotte nel contesto del processo di sfruttamento sotto-superficie delle geo-risorse. Coordinatore: Paolo Capuano.

PROGETTI COMPLETATI

H2020 - S4CE (Part.)

https://science4cleanenergy.eu/

https://cordis.europa.eu/project/id/764810/it

H2020 - SHEER (Coor.)

https://cordis.europa.eu/project/id/640896/it

FP7 - CLUVA (Coor.)

https://cordis.europa.eu/project/id/265137/it

COLLABORAZIONI IN CORSO

Euro-Mediterranean Seismological Center - EMSC (FR)

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich - ETHZ (CH)

German Research Center for Geosciences - GFZ (DE)

Hanken School of Economics - HANKEN (FI)

International Institute for Applied System Analysis - IIASA (AT)

Institut de Science et Ethique - ISE (FR)

Institute for Sustainable Society and Innovation - ISSNOVA (IT)

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - INGV (IT)

Johannes Gutenberg University (DE)

MTO Safety - (SE)

National Science Centre - NCN (PL)

Public Safety Coomunication Europe - PSCE (BE)

RESALLIENCE (FR)

SAHER Europe - (EE)

The College of Law and Business - CLB (IL)

Università della Calabria - UniCal (IT)

Università di Napoli Federico II - UniNa (IT)

Università del Sannio -UNISAnnio (IT)

University of Aberdeen - (UK)

University of Huddersfield - HUD (UK)

COINVOLGIMENTO DELLA POPOLAZIONE

GeoSismoLab si dedica molto alla comunicazione scientifica, contribuendo con diverse attività innovative che mirano a introdurre gli studenti ma anche la gente comune alle Scienze della Terra. Facciamo largo uso dei social media (Twitter, Instagram, ResearchGate) per promuovere le nostre attività (#MeetTheTeam) e spiegare pillole di geofisica in un linguaggio semplice (#GeophysicsForEveryone).

GeoSismoLab è coinvolto in progetti locali e nazionali:

• Piano Lauree Scientifiche (PLS), un progetto promosso dal Ministero dell'Università e della Ricerca italiano, volto a guidare gli studenti delle scuole superiori nella scelta del corso di laurea e a presentare le attività di laboratorio di ogni dipartimento. Gli studenti che visitano il nostro laboratorio possono sentirsi come un geofisico per qualche ora, risolvendo enigmi come la posizione di un epicentro e la sua magnitudo. A causa della pandemia COVID-19, abbiamo anche introdotto una Escape-Room, per aiutare a risolvere i puzzle online.
• Futuro Remoto, incontro con le scuole superiori a Città della Scienza, a Napoli. Solitamente il nostro Laboratorio è coinvolto in diverse attività insieme all'Università di Napoli Federico II, all'Università del Sannio e all'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.

GeoSismoLab promuove anche nuove attività:

• GeoBites, incontri che avvengono nei pub, dove parte della cena è dedicata a spiegare, con un linguaggio semplice e accessibile a tutti, un argomento geofisico (es. Marsquakes, Climate Changes) scelto dal pubblico sui nostri social media.