Terremoto del 29 dicembre 2013 nel Matese (MW = 5.0). Indagine speditiva degli effetti nell’area epicentrale e analisi preliminare della sequenza sismica.

Il 29 dicembre 2013 un terremoto di magnitudo Mw=5.0 (profondità 10.5 km) è avvenuto nell'area dei Monti del Matese alle ore 18:08:43 ora locale

Numerical fluid dynamics simulation for drones’ chemical detection

The risk associated with chemical, biological, radiological, nuclear, and explosive (CBRNe) threats in the last two decades has grown as a result of easier access to hazardous materials and agents, potentially increasing the chance for dangerous events. Consequently, early detection of a threat following a CBRNe event is a mandatory requirement for the safety and security of human operators involved in the management of the emergency. Drones are nowadays one of the most advanced and versatile tools available, and they have proven to be successfully used in many different application fields. The use of drones equipped with inexpensive and selective detectors could be both a solution to improve the early detection of threats and, at the same time, a solution for human operators to prevent dangerous situations. To maximize the drone’s capability of detecting dangerous volatile substances, fluid dynamics numerical simulations may be used to understand the optimal configuration of the detectors positioned on the drone. This study serves as a first step to investigate how the fluid dynamics of the drone propeller flow and the different sensors position on-board could affect the conditioning and acquisition of data. The first consequence of this approach may lead to optimizing the position of the detectors on the drone based not only on the specific technology of the sensor, but also on the type of chemical agent dispersed in the environment, eventually allowing to define a technological solution to enhance the detection process and ensure the safety and security of first responders

Enhancing Radiation Detection by Drones through Numerical Fluid Dynamics Simulations

This study addresses the optimization of the location of a radioactive-particle sensor on a drone. Based on the analysis of the physical process and of the boundary conditions introduced in the model, computational fluid dynamics simulations were performed to analyze how the turbulence caused by drone propellers may influence the response of the sensors. Our initial focus was the detection of a small amount of radioactivity, such as that associated with a release of medical waste. Drones equipped with selective low-cost sensors could be quickly sent to dangerous areas that first responders might not have access to and be able to assess the level of danger in a few seconds, providing details about the source terms to Radiological-Nuclear (RN) advisors and decision-makers. Our ultimate application is the simulation of complex scenarios where fluid-dynamic instabilities are combined with elevated levels of radioactivity, as was the case during the Chernobyl and Fukushima nuclear power plant accidents. In similar circumstances, accurate mapping of the radioactive plume would provide invaluable input-data for the mathematical models that can predict the dispersion of radioactivity in time and space. This information could be used as input for predictive models and decision support systems (DSS) to get a full situational awareness. In particular, these models may be used either to guide the safe intervention of first responders or the later need to evacuate affected regions

Enhancing radiation detection by drones through numerical fluid dynamics simulations

This study addresses the optimization of the location of a radioactive-particle sensor on a drone. Based on the analysis of the physical process and of the boundary conditions introduced in the model, computational fluid dynamics simulations were performed to analyze how the turbulence caused by drone propellers may influence the response of the sensors. Our initial focus was the detection of a small amount of radioactivity, such as that associated with a release of medical waste. Drones equipped with selective low-cost sensors could be quickly sent to dangerous areas that first responders might not have access to and be able to assess the level of danger in a few seconds, providing details about the source terms to Radiological-Nuclear (RN) advisors and decision-makers. Our ultimate application is the simulation of complex scenarios where fluid-dynamic instabilities are combined with elevated levels of radioactivity, as was the case during the Chernobyl and Fukushima nuclear power plant accidents. In similar circumstances, accurate mapping of the radioactive plume would provide invaluable input-data for the mathematical models that can predict the dispersion of radioactivity in time and space. This information could be used as input for predictive models and decision support systems (DSS) to get a full situational awareness. In particular, these models may be used either to guide the safe intervention of first responders or the later need to evacuate affected regions

ESPERIENZA DI MONITORAGGIO MEDIANTE LASER SCANNER NELL’ISOLA DI VULCANO: RILIEVO MULTI TEMPORALE DELLA FORGIA VECCHIA

Il presente lavoro è stato realizzato con l’obiettivo di divulgare le conoscenze acquisite nell’ambito del monitoraggio delle aree vulcaniche attive italiane mediante sistemi laser scanner terrestri. Le sezioni INGV di Bologna, Roma, Napoli e Catania hanno lavorato congiuntamente sin dal 2007 per sperimentare queste strumentazioni e valutarne l’efficacia per lo studio delle variazioni superficiali in aree spesso caratterizzate da materiali a bassa riflettività e quindi non facili da rilevare. I primi esperimenti sono stati realizzati sul Vesuvio nel 2007 e la ripetizione delle misure ha permesso di ottenere una serie temporale di modelli digitali (DSM) che, analizzati e confrontati, hanno permesso di mappare i crolli di porzioni delle pareti vulcaniche, misurare con precisione le variazioni dei volumi in gioco e di ideare (work in progress) un sistema speditivo per riconoscere le frane attive ed eseguire in tempo reale il rilievo delle zone di interesse. Nonostante l’esperienza vesuviana sia l’unica, per la ricchezza del data-base utilizzato, che al momento ha portato alla produzione di vari lavori scientifici [Pesci et al., 2007; Pesci et al., 2008ab; Pesci et al., 2009; Pesci et al., 2011a], è importante sottolineare che moltissime esperienze sono state fatte in questo senso, in tutte le aree vulcaniche di interesse. Sebbene i dati acquisiti non siano ancora sufficienti per realizzare un lavoro completo, hanno permesso di ampliare la conoscenza sulla metodologia e strumentazione utilizzate, sulle caratteristiche morfologiche delle aree osservate e sulle criticità del rilievo in ambiente vulcanico. Con questo rapporto tecnico si vuole illustrare l’applicazione del sistema laser scanner per il rilievo del fianco settentrionale del cono della Fossa di Vulcano e i risultati preliminari. La Fossa è un piccolo edificio vulcanico formatosi in seguito a numerose eruzioni che hanno prodotto un cono di materiale piroclastico (cenere, tufi e lapilli) negli ultimi 6000 anni [Keller, 1980; De Astis et al., 2006]. Sebbene la maggior parte delle eruzioni sono avvenute nella parte centrale del cono, alcune hanno interessato il suo fianco settentrionale, formando una sorta di cratere eccentrico, chiamato “La Forgia Vecchia” che crea una forte depressione morfologica su quel versante. L’intero cono della Fossa è soggetto a un’intensa erosione e alterazione provocata dalla circolazione di fluidi idrotermali. Già in passato il fianco settentrionale del cono vulcanico è stato interessato da fenomeni di dissesto con una frana che, nel 1988, ha riversato in mare circa 2.105 m3 di roccia nella zona antistante al porto di Levante provocando anche un piccolo tsunami [Barberi et al., 1994; Tinti et al., 1999]. L’area sovrastante la Forgia Vecchia è affetta da un’evidente instabilità gravitativa, aggravata dalla presenza dello stesso cratere eccentrico che ne accentua la ripida morfologia e dalla presenza di un importante campo di fumarole che riscalda e altera i corpi rocciosi. Già all’inizio degli anni ’90 un forte incremento delle temperature e dell’intensità di emissione delle fumarole fu accompagnato da una significativa deformazione dell’intero versante sovrastante la Forgia Vecchia, con l’apertura di crack distensivi sul bordo craterico settentrionale, a corona del versante in movimento. Tale deformazione è fortemente correlata con l’andamento delle temperature alle fumarole, ed è stata interpretata come parzialmente dovuta all’espansione termoelastica del corpo roccioso che ha a sua volta aggravato l’incipiente instabilità del versante, innescando un ulteriore movimento verso valle [Bonaccorso et al., 2010].Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)Published1.3. TTC - Sorveglianza geodetica delle aree vulcaniche attiverestricte

LA PRIMA ESPERIENZA LASER SCANNER PER IL RILIEVO DEL CRATERE DELL’ISOLA DI VULCANO: LA CREAZIONE DEL MODELLO A SCALA VARIABILE PER INTEGRAZIONE CON RILIEVI AEROFOTOGRAMMETRICI

Il laser scanner, o laser a scansione terrestre (TLS), è uno strumento di rilievo non distruttivo che permette di misurare una grande quantità di punti (milioni) distribuiti sulle superfici fisiche osservate. Per ogni punto si ottengono le coordinate geometriche cartesiane x, y e z e un valore d’intensità, generalmente fornito nell’intervallo [0, 255], cioè nella scala di grigi. L’intensità è una variabile strettamente correlata alla rugosità dei materiali e alle condizioni di umidità al momento del rilievo e, in certi casi, fornisce indicazioni sullo stato di alterazione delle superfici [Pesci e al., 2007; Franceschi et al., 2009]. Il risultato di una singola scansione, cioè la nuvola di punti, è quindi composto dall’insieme delle coordinate e delle intensità (x, y, z, I) di tutti i punti misurati nello stesso sistema di riferimento. I sistemi laser a scansione terrestre (TLS) sono ormai largamente diffusi ed utilizzati nelle più diverse applicazioni. Essi vengono impiegati per rilievi sia ambientali, (per esempio in aree di dissesto idrogeologico o in aree vulcaniche e montane), che architettonici, principalmente in ambiente urbano, e sono ancora molti altri i campi di applicazione. Per esempio: nel rilievo del territorio, grazie alla rapida acquisizione di una elevata quantità punti, è facile la creazione di sezioni, curve di livello e volumetrie; in ambito geologico, anche nelle zone inaccessibili, il sistema permette di definire dei precisi modelli di riferimento (DEM) per lo studio della stabilità dei versanti ed il monitoraggio dei fenomeni di dissesto [Pesci et al., 2011a]; in architettura, grazie all’alta risoluzione ed alla possibilità di integrare l’informazione TLS all’informazione ottenuta dalle immagini digitali (RGB) di fotocamere calibrate è possibile ottenere modelli molto accurati e dettagli morfologici per il restauro, la progettazione, etc..(vedi per esempio: www.centrorestaurovenaria.it). In particolare, è possibile associare ad ogni punto sia il valore di intensità nella scala di grigi, sia il contenuto di colore dell’immagine acquisita (RGB) ed utilizzare una informazione più completa per lo studio della superficie in esame [Pesci et al., 2010]. Il laser scanner ILRIS-ER, che è la versione più potente del modello ILRIS-3D (www.optech.ca) ha delle precise specifiche tecniche fornite nelle brouchure ufficiali (Fig.1) della casa madre Optech (inc), ma riassumendo al massimo si isolano 3 parametri fondamentali: portata, divergenza e passo di campionamento.Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (ING)Published1.3. TTC - Sorveglianza geodetica delle aree vulcaniche attiveope

Installazione di 5 stazioni digitali a larga-banda sull’isola di vulcano: un contributo alla conoscenza della sismicità superficiale della fossa

Earthquakes beneath Vulcano (Aeolian Island, Italy) are associated with fracturing (single events and sporadic swarms of low magnitude) or related to processes of the geothermal system (Montalto, 1994). This latter processes is responsible for most of the background activity, which is represented by weak events originating at shallow depth under the La Fossa cone (H<1.5 Km below sea level). In order to improved the Permanent Seismic Network (PSN) run by Catania Section of Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV-CT) by installing additional 5 broad-band stations surrounding the La Fossa crater, to. In particular, on November 2005 along the north rim of La Fossa cone, 3 digital stations were installed with an array configuration; thereafter, in spring 2007 another two stations were installed at the southern base of the cone. All the stations are currently in continual transmission with Lipari Observatory. We considered about 1200 micro-earthquakes recorded from January 2004 to July 2007 associated with fluid dynamics processes. Studying 1007 of these events, six classes of events have been recognized by visual inspection, spectral and cross correlation analyses. Three episodes of increasing occurrence accompanying geothermal and geochemical anomalies have been recorded during this time period. The improved seismic network allowed the location of 55 events with unprecedented resolution and to highlight a space distribution depending on the classes of events. The events are located in the central and south-oriental sector of the cone at 500-1000 meter b.s.l. depth and events of each class seem clustering in preferential sectors.Published1-161.5. TTC - Sorveglianza dell'attività eruttiva dei vulcaniN/A or not JCRope