Description: Digital Elevation Models (DEMs) of flat lowlying coastlands are becoming even more important for environmental risk analyses, for example the development of effective plans for flooding protection. The need of information at high spatial resolution over very large areas, of the order of 100×100 km2, practically precludes the use of traditional methods (e.g., leveling and DGPS) due to their intrinsic limitation in covering wide zones and reduces the possibility of using Lidar because of its high cost. Starting from the last decade, space-borne radar sensors have been used extensively for this purpose. The most known is the SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) DEM which covers most of the land area between ±60° latitude. This DEM was generated using singlepass interferometry and is widely available at 3-arc-seconds. In this work, we present the results obtained for the Veneto plain, Italy, using the spaceborne SAR (Synthetic Aperture Radar) crossinterferometry.

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Description: Bologna, Italy

Description: 5IT. Osservazioni satellitari

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Description: Con il termine “subsidenza” si intende ogni movimento di abbassamento della superficie terrestre indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto, dal suo sviluppo areale, velocità di esplicazione, evoluzione temporale e alterazioni ambientali che ne conseguono. La subsidenza è l’ultimo stadio, e il risultato in superficie, di una serie di processi che si esplicano nel sottosuolo e che, in qualche modo, sono correlati alla struttura geologica/geomeccanica del territorio; particolari caratteristiche dei terreni possono infatti favorire, accelerare o impedire tali processi. In generale, la subsidenza si esplica in modo differenziale nel tempo e nello spazio con tassi di abbassamento annui variabili dal millimetro al centimetro e un’estensione dell'area coinvolta da locale a regionale. La subsidenza avviene per cause sia naturali sia antropo-indotte che talora si sommano nella risultante. L’intervento dell’uomo agisce spesso da “catalizzatore”, influenzando in modo considerevole il fenomeno, o da “promotore” determinandone l'innesco. In genere l'abbassamento del suolo legato a cause naturali si sviluppa a scala regionale, ha un’evoluzione lenta, avvertibile in tempi storici o addirittura geologici, per cui non producendo effetti immediati sul territorio passa spesso inosservata. La subsidenza generata da attività antropiche invece si esplica di regola in tempi relativamente brevi (al massimo qualche decina di anni), ha un’espansione territoriale più limitata ma con effetti che possono compromettere fortemente l’ambiente, le opere e le attività umane, nel caso in cui non si intervenga con azioni di controllo e gestione. Le principali cause di subsidenza naturale sono attribuibili a processi tettonici profondi (movimenti orogenetici, attività vulcanica e attività sismica), all’abbassamento del substrato pliocenico per il carico geostatico (peso dei sedimenti sovrastanti), a trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico litostatico, alla compattazione naturale dei sedimenti non consolidati depositatisi sullo strato pliocenico), a movimenti isostatici. Altre cause minori e/o concomitanti possono essere riconosciute nelle modifiche dello stato fisico, ad esempio a seguito del prosciugamento naturale di bacini lacustri o lagunari con processi di compattazione e ossidazione di materiali organici. La subsidenza antropica più diffusa sia per estensione che per magnitudo del fenomeno è quella indotta dalla compattazione del suolo generata dallo sfruttamento eccessivo di fluidi sotterranei. L’acqua è senza paragoni il fluido più estratto, ma la produzione di idrocarburi, petrolio e gas, anche in associazione tra loro o con acqua, è altresì causa di subsidenze elevate. Benché vi siano differenze “geologico-territoriali” nelle aree dove i fluidi sono estratti, i principi che regolano il rapporto causa-effetto sono sostanzialmente gli stessi. A seguito del prelievo la pressione originaria del fluido sotterraneo diminuisce causando un incremento della tensione effettiva tra i grani della formazione; questo incremento provoca una deformazione della matrice solida del terreno, a seguito del “riassestamento” dei grani, e quindi una compattazione (riduzione dello spessore) che si ripercuote in un abbassamento della superficie del suolo. Anche le bonifiche, soprattutto quelle idrauliche, rappresentano una delle trasformazioni antropiche all’ambiente che comporta seri problemi di subsidenza. In genere il tasso di abbassamento dei suoli bonificati, ossia la velocità di esplicazione, è direttamente proporzionale all’abbassamento della falda freatica e si realizza per due processi principali: uno geomeccanico, che comporta la riduzione di volume per compattazione, e uno biochimico che avviene per ossidazione dei terreni ad alto contenuto organico (torbe). In questo caso il drenaggio intenso dei terreni bonificati fa sì che i suoli torbosi, venuti a contatto con l’atmosfera, si ossidino e perdano massa rilasciando nell’atmosfera CO2. Anche l’estrazione di materiali solidi dal sottosuolo può provocare subsidenza. Questo processo differisce sensibilmente da quello per estrazione di fluidi. Esso si esplica sia con graduale abbassamento dei terreni a copertura dell’intera miniera (depressioni della superficie del suolo) sia con improvvisi collassi dei singoli cunicoli della miniera (buchi in superficie). La coltivazione di miniere, ad esempio giacimenti di carbone o di sali, ha talora indotto effetti disastrosi sul territorio, anche su vaste superfici, ma con tempi di realizzo anche superiori al secolo e successivi alla chiusura della stessa miniera. Il tempo richiesto per il verificarsi di fessurazioni o cavità in superficie appare ancora aleatorio, per cui, contrariamente a quanto si fa per i fluidi, è assai difficile sviluppare modelli matematici di previsione, sia temporale che di magnitudo, del fenomeno. A completamento di questa sintesi informativa, va menzionato anche l’abbassamento del suolo per applicazione di carichi in superficie (edifici, rilevati ecc). Il processo di compattazione che avviene per un sovraccarico in superficie, su terreni non consolidati, è lo stesso di quello che si esplica per estrazione di fluidi, ovvero un aumento della tensione intergranulare efficace che provoca una diminuzione dello spessore dei sedimenti. Va comunque specificato che in generale questi fenomeni sono limitati alle aree di intervento, e pertanto è più corretto parlare di “consolidazione” piuttosto che di “subsidenza”. Il tasso di subsidenza si quantifica confrontando le quote altimetriche del suolo rilevate in momenti temporali successivi; le misure possono essere acquisite utilizzando diverse tecniche, sia “da terra” che “remote”, ma che in comune hanno necessariamente lo stesso riferimento ad un punto "stabile" o del quale è noto il movimento. E’ infatti difficile assicurare la completa stabilità di un punto e ritenerlo quindi verticalmente fisso; tuttavia presentando alcune zone movimenti decisamente limitati, e quindi trascurabili rispetto a quelli indotti dal processo di subsidenza che interessa studiare, queste si possono assumere stabili e quindi di riferimento senza influenzare il risultato.

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Description: 519-529

Description: 6A. Monitoraggio ambientale, sicurezza e territorio

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Description: E’noto che alla riduzione altimetrica del veneziano avvenuta nel corso del XX secolo, e valutata  23 cm rispetto al livello del mare, hanno contribuito, con diversa incidenza, la subsidenza geologica, la subsidenza indotta dai pompaggi di acque artesiane e l’innalzamento del livello del mare. La ricerca sulla subsidenza di Venezia, iniziata nel 1969 con la nascita dell’Istituto per lo Studio della Dinamica delle Grandi Masse del CNR, oggi Istituto di Scienze Marine, concluse la prima complessa fase negli anni ’90, dimostrando, tra le altre cose, l’arresto del processo antropico indotto dagli sfruttamenti artesiani intensivi operati per uso industriale, soprattutto nel ventennio 1950-1970, e registrando nel 1975 un esiguo ma significativo rebound a Venezia. L’avvenuta subsidenza geomeccanica aveva comunque provocato 10-14 cm di irreversibile abbassamento del suolo, con le relative conseguenze. Gli studi a carattere geologico (litostratigrafici, sedimentologici, idrogeologici, ecc.), geofisico, le analisi modellistiche, le misure in situ ed i rilievi altimetrici condotti, se da un lato rassicurarono sull’arresto della subsidenza indotta e sulla stabilità della città lagunare, dall’altro attestarono la necessità di approfondire alcuni aspetti della ricerca ed evidenziarono che il processo subsidenziale era ancora in atto con tassi non trascurabili lungo certi tratti litoranei, alle estremità lagunari e zone limitrofe. Si sono quindi approfonditi ed ampliati gli studi riguardo alle cause naturali e antropiche della perdita altimetrica del suolo. La subsidenza naturale é stata quantificata con maggiore accuratezza individuandone le cause agenti sul breve e lungo periodo; il tasso medio di lungo periodo, calcolato sull’intera serie quaternaria, variabile da 0.3 a 0.5 mm/anno (Kent et al., 2002), è principalmente ascrivibile all’attività tettonica regionale, mentre il tasso medio di breve periodo stimato in circa 1.3mm/a per gli ultimi 40'000 anni è imputabile alla consolidazione naturale dei sedimenti di apporto recente (Bortolami et al., 1984). Negli ultimi secoli il valore della consolidazione naturale veneziana è sensibilmente diminuito fino a ≤0.5mm/anno (Gatto & Carbognin, 1981; Brambati et al., 2003; Carbognin et al., 2005a). Stime attendibili sul trend eustatico sono state calcolate su serie storiche secolari, cioè sufficientemente lunghe da non risentire dei "cicli di breve periodo", non significativi nella valutazione di tendenza (Carbognin & Taroni, 1996). L’innalzamento del livello del mare, uno dei 3 tre fattori responsabili della perdita altimetrica relativa misurata a Venezia, è stato calcolato in circa 1.2 mm/anno (depurato dall’effetto subsidenza) per il periodo 1896 – 2002. Per l’analisi delle cause della subsidenza, per le conseguenze sull’ambiente e per gli sviluppi metodologici, la ricerca si è ampliata anche al di fuori del bacino lagunare dapprima verso il comprensorio meridionale Veneziano-Padovano, dove, per le caratteristiche geomorfologiche del territorio, la subsidenza in atto induce un serio impatto ambientale e socio-economico. In particolare è stata analizzata la subsidenza geochimica che interessa il bacino scolante meridionale, la cui causa principale é da attribuirsi alla perdita di massa per ossidazione che avviene in corrispondenza delle aree bonificate ad uso agricolo in presenza di terreni torbosi superficiali. Nelle zone studiate, dove vaste zone si trovano a quote decisamente inferiori al l.m.m., fino a -4 m, solo per gli ultimi 70 anni è avvenuta una subsidenza superiore a un metro (Figura 4). Anche la contaminazione salina dei suoli, molto estesa in quest’area, è causa di compattazione geochimica dei terreni limo-argillosi. In seguito gli studi hanno interessato le aree nord-orientali della Provincia di Venezia, dove il confronto spazio-temporale dei rilievi altimetrici 2000/1993 aveva evidenziato, tra l’altro, un aumento dei tassi di subsidenza nei settori litorali a vocazione turistica di Cavallino-Jesolo-Caorle ( 4 mm/anno). La livellazione 2004, sebbene confrontabile con la precedente solo su alcuni tratti, conferma questi valori dimostrando la gravità del processo in atto in diversi centri urbani di terraferma e nei litoranei turistici. Per quanto riguarda il monitoraggio della subsidenza, che avveniva principalmente con le livellazioni geometriche, in anni recenti le tecniche basate su misure satellitari con il GPS e l'analisi di immagini radar di tipo SAR, hanno allargato il numero dei sistemi utilizzabili. Con l'intendimento di migliorare le possibilità e la qualità del monitoraggio, sia in specifiche aree urbane di interesse che a scala regionale, è stata sviluppata un'originale procedura di integrazione dei risultati forniti dalle diverse metodologie di rilevamento, cioé livellazioni, GPS differenziale ed in continuo, interferometria satellitare convenzionale (InSAR) e interferometria su riflettori permanenti (IPTA), in modo da superare i limiti di ogni singola tecnica. Tale sistema di monitoraggio integrato (SIMS) è stato applicato per ricostruire gli spostamenti verticali del territorio nel decennio 1992-2002, con elevata risoluzione spaziale e precisione verticale millimetrica.

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Description: Mestre-Venezia

Description: 6A. Monitoraggio ambientale, sicurezza e territorio

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