Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Progetto Vento, Porti e Mare Stazioni microsismiche per la misura dei parametri ondametrici Cosmo Carmisciano Bastia, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Unità ‘Geofisica e Tecnologie Marine ‘- Sede di Porto Venere (SP) Villa Pezzino, Via Pezzino Basso Fezzano – La Spezia - Italy Tel Fax:

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Brevi richiami teorici fondanti il metodo Sperimentazione e applicazione a Genova (UNIGE-IIM) Applicazione a VPM (Golfo della Spezia) APSP-INGV Identificazione dei siti ed analisi preliminari (INGV-AGI-APSP-DLTM-IIM) La boa ondametrica di calibrazione (INGV-AGI-APSP-HYDRASOLUTION) Bibliografia di riferimento Sommario della presentazione

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Moto ondoso e segnale micorsismico Sin dall’inizio del secolo scorso è noto che il moto ondoso del mare genera un segnale microsismico che può essere misurato anche a molti chilometri dalla costa. Si distinguono due segnali microsismici: –Primario Tsismico=Tmare ~ da 5 a 20s (f ~ Hz) Riguarda diversi fenomeni che avvengono in prossimità della costa Il segnale microsismico ha minore energia –Secondario Tsismico=1/2  Tmare ~ da 2 a 10 s (f ~ Hz) È descritto analiticamente dalla formula di Longuet- Higgins (1950) Riguarda fenomeni che avvengono in acque profonde lontano dalla costa Il segnale microsismico ha maggiore energia Il fenomeno che produce le onde microsismiche secondarie è basato sulla variazione della pressione esercitata dall’acqua sul fondo del mare. Il microsisma secondario è prodotto dalle onde del mare e dalle loro riflesse sulla costa: questo spiega la frequenza doppia delle onde microsismiche. Picco del segnale microsismico secondario Picco del segnale microsismico primario Registrazione microsismica eseguita a villa Pezzino

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Alcuni segnali sismici sono un effetto integrale del moto ondoso del mare, ben confinato nello spettro del rumore sismico, presente in un’area piuttosto estesa rispetto al sito nel quale ha luogo la misura. Dai dati sismometrici si può ricavare una stima attendibile dell’altezza dell’onda significativa e del periodo. Ciò è possibile attraverso il ricorso ad opportuni algoritmi sviluppati sulla base della bibliografia citata ed implementati a partire dal Per quanto attiene la direzione, allo stato attuale dell’arte, si fa ricorso al dato derivato da anemometri installati in situ.

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Sebbene il segnale sia presente anche a diversi km, tuttavia una determinazione precisa dell’area utile alla stima dei suddetti parametri non è possibile senza aver prima caratterizzato il sito stesso. Si rende necessaria una preliminare calibrazione dell’intero sistema utilizzando i dati acquisiti con una boa ondametrica che ha proprio la funzione di riferimento per il sistema durante questa fase.

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Posizioni geografiche dei siti di misura e delle boe andametriche ISPRA e ODAS

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Lerici - Castello Porto Venere – Sede INGV Bonassola - Sede CNR Le condizioni da soddisfare per le installazioni sono indicate nel seguente elenco: presenza di un ambiente idoneo alla installazione della stazione sismica o non soggetto al rumore antropico, o possibilità di realizzare una opportuna base di appoggio per il sismometro, o variazioni termiche contenute, o livello contenuto di umidità; presenza della rete di alimentazione elettrica; possibilità della connessione ad Internet con rete ethernet; possibilità di alloggiamento esterno di una antenna GPS; possibilità di alloggiamento esterno per una stazione Meteo; possibilità di realizzare le interconnessioni elettriche e di trasmissione dati con apposito cablaggio.

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Schema delle Stazioni Microsismiche Hardware per le stazioni sismiche: –Sismometro (Accelerometro AGI) –Data-logger –Antenna GPS (esterna) –Stazione meteo (esterna) –UPS

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Lo scopo dei test è verificare l’eventuale presenza nei siti di sorgenti di rumore vibrazionale che possa inficiare la misura. In effetti, escluso il mare, non ci sono molte sorgenti nella banda di interesse, ma va tenuto conto anche di eventuali segnali impulsivi che possono dare un effetto su tutto lo spettro. Va comunque detto che i disturbi impulsivi possono essere eliminati dai dati in fase di pre-analisi mentre quelli che agiscono fuori dalla banda possono essere rimossi con un opportuno filtraggio. Sulla base di precedenti esperienze di misura e dai dati reperiti in letteratura è stato scelto un valore minimo limite per lo spettro del rumore di fondo microsismico pari a circa 5·10 -8 ·g/√Hz. Nella valutazione di questo rumore di fondo va considerato che, nelle misure di caratterizzazione, le onde sismiche generate dal mare saranno anch’esse presenti ed il valore determinato sarà da intendere come un limite superiore (il rumore sarà senza dubbio inferiore). Al fine di determinare il valore più vicino al rumore minimo del sito, sono state analizzate acquisizioni sismometriche eseguite in intervalli di tempo nei quali i valori dell’altezza dell’onda significativa misurati dalla BOA ISPRA della Spezia erano al loro minimo. Lo spettro del segnale che ci si aspetta è influenzato dall’effetto del mare che produce due picchi piuttosto larghi sovrapposti ad un fondo che è quello da stimare. Un altro contributo che può inficiare la misura è quello dovuto alle variazioni di temperatura: esse agiscono generalmente a basse frequenze, molto inferiori a quelle di interesse; non di meno la qualità dei dati può essere migliorata usando dei sistemi di termostatazione o isolamento termico, non utilizzati durante questi test. Test per la validazione dei siti

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Densità spettrale della registrazione sismometrica eseguita a Villa Pezzino Porto Venere, sede dell’ INGV, 16 Marzo 2013 dalle 18:00 alle 24:00. Altezza dell’onda significativa Hm0 misurata dalla BOA ISPRA di La Spezia nel mese di Marzo. Nelle ore in cui sono stati eseguiti i test Hm0 era minore di 1 metro.

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Densità spettrale della registrazione sismometrica eseguita al Castello di Lerici 27 Marzo 2013 dalle 20:00 alle 24:00 Altezza dell’onda significativa Hm0 misurata dalla BOA ISPRA di La Spezia nel mese di Marzo. Nelle ore in cui sono stati eseguiti i test la Hm0 era minore di 1 metro

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Densità spettrale della registrazione sismometrica eseguita nella sede del CNR di Bonassola 3 Aprile 2013 dalle 15:30 alle 19:00. Altezza dell’onda significativa Hm0 misurata dalla BOA ISPRA di La Spezia nel mese di Marzo ed i primi giorni di Aprile. Anche in questo caso, nelle ore in cui sono stati eseguiti i test la Hm0 era minore di 1 metro

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional Conclusioni Esito dei test Nome del sitoRete elettrica Rete Internet Alloggiamento Strumentazione interna Alloggiamento Strumentazione esterna Presenza di disturbi sismici Villa Pezzino ●●●●● Castello di Lerici ●●●●● Bonassola ●●●●● Legenda OK Da realizzare/Da valutare Non fattibile

Programa cofinanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Programme cofinancé par le il Fonds Européen de Devéloppement Régional BIBLIOGRAFIA [ 1] Ardhuin F, Balanche A, Stutzmann E, Obrebski M From seismic noise to ocean wave parameters: General methods and validation. Journal of Geophysical Research 117: 1–19. [2] Donne S., Bean CLI Towards a quantification of ocean wave heights off the west coast of Ireland using land based seismic data. AGU [3] Ardhuin F, Stutzmann E, Schimmel M, Mangeney A Ocean wave sources of seismic noise. Journal of Geophysical Research 116: 1–21. [4] Bromirski PD Earth vibrations. Science 324: 1026–1027. [5] Barruol G, Reymond D, Fontaine FR, Hyvernaud O, Maurer V, Maamaatuaiahutapu K Characterizing swells in the southern Pacific from seismic and infrasonic noise analyses. Geophysical J. Int. 164: 516–542. [6] Longuet-Higgins MS A theory of the origin of microseism. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences 243: 1–35.