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Sicali, Antonino
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- PublicationRestrictedThe borehole dilatometers network of Mt. Etna : a powerful tool to detect and infer volcano dynamics(2016)
; ; ; ; ; ;Bonaccorso, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Linde, A.; Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution, Washington, District of Columbia, USA ;Currenti, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Sacks, S.; Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution, Washington, District of Columbia, USA ;Sicali, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia; ;; ;A network of four borehole dilatometers has been installed on Etna in two successive phases (2010–2011 and 2014). The borehole dilatometers are installed in holes drilled at depths usually greater than 100 m, and they measure the volumetric strain of the surrounding rock with a nominal precision up to 10^-11 in a wide frequency range (10^-7–25 Hz). Here we describe the characteristics of the network and the results of the in situ calibrations obtained after the installations by different methods. We illustrate short-term strain changes recorded during several lava fountains erupted by Etna during 2011–2013, and we also show signal changes recorded at all four stations during the lava fountain on 28 December 2014. Analytical and numerical computations constrained the eruptions source depth and also its volume change that is related to the magma volume emitted. Finally, we show the potential of the signal in the medium term to reveal strain changes related to different phases of the volcanic activity.494 10 - PublicationOpen AccessABSOLUTE AND RELATIVE GRAVITY MEASUREMENTS AT ETNA VOLCANO (ITALY)(2010-06-22)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;Greco, Filippo; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Currenti, Gilda; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;D'Agostino, Giancarlo; Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRiM, Torino, Italy, ;Del Negro, Ciro; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Di Stefano, Agnese; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Germak, Alessandro; Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRiM, Torino, Italy, ;Napoli, Rosalba; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Origlia, Claudio; Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRiM, Torino, Italy, ;Pistorio, Antonio; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Scandura, Danila; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Sicali, Antonino; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;Peshekhonov, Vladimir G.; Academician of the RASEmploying both absolute and relative gravimeters, we carried out three hybrid microgravity surveys at Etna volcano between 2007 and 2009. The repeated measurements highlighted the spatio-time evolution of the gravity field associated with the volcanic unrest. We detected a gravity increase attained an amplitude of about 80 µGal on the summit area of the volcano between July 2008 and July 2009. The observed gravity increase could reflect mass accumulations into shallow magma storage system of the volcano located at 1÷2 km below sea level. We present here data and the advantages in using the combined approach of relative and absolute measurements performed at Etna volcano.279 312 - PublicationOpen AccessStrumento di Diagnostica e Amministrazione Remota di reti per il monitoraggio di parametri geofisici(2017)
; ; ; ; ; La manutenzione dei sistemi di monitoraggio remoto è importante poiché permette a un sistema di continuare a funzionare in modo continuo e duraturo. La stabilità dei sistemi dipende dal tipo di manutenzione che si esegue [Sicali et al., 2016]. La manutenzione copre diversi aspetti, dalla cura delle infrastrutture fino alla consistenza del software, passando per il benessere dell’hardware (elettronica). La cura delle infrastrutture deve essere effettuata in sito, per lo più realizzata come manutenzione ordinaria programmabile. Riguarda tutto ciò che risente delle intemperie e che è sottoposta a stress meccanici, di temperatura, ossidazione e corrosione. La manutenzione del software e dell’hardware, normalmente, viene effettuata di fronte a un problema già conclamato, che non si è potuto prevedere e/o programmare. Lo scopo del sistema esaminato di seguito è quello di aiutare, in una qualche misura, a prevedere i malfunzionamenti prima che si verifichino attraverso il constante monitoraggio di particolari segnali. Ciò che negli hard disk è stato realizzato attraverso l’adozione dei sistemi S.M.A.R.T [Wikipedia, Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology].155 14 - PublicationOpen AccessMagma Migration at Shallower Levels and Lava Fountains Sequence as Revealed by Borehole Dilatometers on Etna Volcano(2021-09-08)
; ; ; ; ; ; ; A main challenge in open conduit volcanoes is to detect and interpret the ultra-small strain (<10–6) associated with minor but critical eruptions such as the lava fountains. Two years after the flank eruption of December 2018, Etna generated a violent and spectacular eruptive sequence of lava fountains. There were 23 episodes from December 13, 2020 to March 31, 2021, 17 of which in the brief period 16 February to 31 March with an intensified occurrence rate. The high-precision borehole dilatometer network recorded significant strain changes in the forerunning phase of December 2020 accompanying the final magma migration at the shallower levels, and also during the single lava fountains and during the entire sequence. The source modeling provided further information on the shallow plumbing system. Moreover, the strain signals also gave useful information both on the explosive efficiency of the lava fountains sequence and the estimate of erupted volume. The high precision borehole dilatometers confirm to be strategic and very useful tool, also to detect and interpret ultra-small strain changes associated with explosive eruptions, such as lava fountains, in open conduit volcanoes.508 16 - PublicationOpen AccessMagnetic signatures of subsurface faults on the northern upper flank of Mt Etna (Italy)(2021)
; ; ; ; ; A ground magnetic study was performed on the northern upper flank of Mt. Etna to provide new insights into subsurface volcano-tectonic structures. The high resolution magnetic survey was focused on the main structures of Piano delle Concazze, a large flat area dominated by the North- East crater and bounded by the rim of the Valle del Leone depression and the extremity of the North-East Rift. More than 2,500 measurements were gathered with a sampling step of about 3 m covering an area of about 0.2 km2. The total-intensity anomaly field shows the presence of intense South-North aligned maxima related to shallow geological structures affecting this area. Filtering techniques and 2.5D modeling have been applied for the determination of the magnetic source parameters. In order to distinguish the near surface structure, filters of the vertical derivatives, Butterworth high-pass and the tilt derivative were used. The 3D Euler deconvolution has been applied to estimate the depth and the structural indices of the causative sources. The calculated structural indices, that express the geometrical nature of the source, are in agreement with forward modeling. They show that the area is mainly affected by subvertical normal fault and the estimated depth of magnetic sources ranges between 10 m and 40 m. Our total field magnetic survey shows that characteristic magnetic anomalies are related to fault zones in the Piano delle Concazze that are well consistent with the local tectonics. The subsurface structures that have been detected allowed to delineate the general structural framework of the area. In particular, it was possible to clarify that these structures seem to be not deep rooted and consequently they can hardly act as preferential pathways for magma ascent.475 60 - PublicationOpen AccessBorehole Volumetric Strainmeter Calibration From a Nearby Seismic Broadband Array at Etna Volcano(2017)
; ; ; ; ; ; ; Strainmeter and broadband seismic signals have been analyzed jointly with the aim of calibrating a borehole strainmeter at Etna volcano by using a seismo-geodetic technique. Our results reveal a good coherence between the dynamic strains estimated from seismometer data and strains recorded by a dilatometer in a low-frequency range [0.03–0.06 Hz] at the arrival of teleseismic waves. This significant coherence enabled estimating the calibration coefficient and making a comparison with calibration results derived from other methods. In particular, we verified that the proposed approach provides a calibration coefficient that matches the results obtained from the comparison of the recorded strain both with theoretical strain tides and with normal-mode synthetic straingrams. The approach presented here has the advantage of exploiting recorded seismic data, avoiding the use of computed strain from theoretical models.752 182 - PublicationOpen AccessExperimentation of two coupled gravity meters in continuous recording with a high sampling rate at Etna volcano(2006)
; ; ; ; ; ;Loretti, I.; ; ;Greco, F.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Budetta, G.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Carbone, D.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Carmisciano, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia ;Del Negro, C.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Loretti, I.; ENI Spa ;Sicali, A.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Catania, Catania, Italia ;Stefanelli, P.; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2, Roma, Italia; ; ; ; ; ;ENI Spa; During the summer of 2005, we performed a 2-month lasting experiment (29 July - 29 September), using two spring gravimeters installed side-by-side at Mt. Etna. Two LaCoste & Romberg gravimeters were utilized (G594 and G1190), each equipped with an Aliod 100 electronic feedback system. Data were acquired at a sampling rate (2 Hz) higher than that normally used for gravimetric recordings. Apparent fluctuations (i.e. instrumental, not due to actual changes of the gravity field) dominated by a component with period of about 20 seconds appear over the gravity recordings when both high-frequency (local earthquakes) and low-frequency (teleseisms) components dominate the ensuing seismic wavefield. Though it has only an instrumental character, the outcome of this study represent an important further step towards the development of any a-priori or a-posteriori system aimed at reduce the effect of seismic shocks on the signal from continuously recording gravimeters.180 93 - PublicationRestrictedGEOFIM: a WebGIS application for integrated geophysical modelling in active volcanic regions(2014)
; ; ; ; ; ; ; ; ; We present GEOFIM (GEOphysical Forward/Inverse Modeling), a WebGIS application for integrated interpretation of multiparametric geophysical observations. It has been developed to jointly interpret scalar and vector magnetic data, gravity data, as well as geodetic data, from GPS, tiltmeter, strainmeter and InSAR observations, recorded in active volcanic areas. GEOFIM gathers a library of analytical solutions, which provides an estimate of the geophysical signals due to perturbations in the thermal and stress state of the volcano. The integrated geophysical modeling can be performed by a simple trial and errors forward modeling or by an inversion procedure based on NSGA-II algorithm. The software capability was tested on the multiparametric data set recorded during the 2008-2009 Etna flank eruption onset. The results encourage to exploit this approach to develop a near-real-time warning system for a quantitative model-based assessment of geophysical observations in areas where different parameters are routinely monitored.419 3 - PublicationOpen AccessMigrazione dei server di acquisizione dalle stazioni remote nelle infrastrutture per il calcolo a elevate prestazioni (HPC)(2017)
; ; ; ; ; ; ; ; ; Si è approfittato della la diffusione capillare e dell’abbassamento massiccio dei costi dei sistemi di calcolo ad elevata efficienza (HPC) per ammodernare i server di acquisizione e archiviazione presenti nei centri di acquisizione dati [Del Negro et al., 2002]. Il sistema descritto nel testo è stato applicato con successo oltre al sistema Mag-Net [Del Negro et al., 2002] anche alla rete dilatometrica [Sicali & Bonaccorso, 2013]. L’ammodernamento dei due sistemi di monitoraggio, nonostante interessasse sia la parte hardware che software, è stato poco invasivo poiché entrambi i sistemi possiedono una struttura modulare [Sicali et al., 2016]. L’ammodernamento ha permesso di risolvere problemi oramai decennali come il posizionamento dei sistemi di acquisizione rispetto ai server di acquisizione, ottimizzando allo stesso tempo le risorse disponibili, sia computazionali che umane. La manutenzione è divenuta più semplice e meno dispendiosa in termini di tempo e costi. L’uso delle tecniche di virtualizzazione ci permette di manipolare a piacimento i sistemi e automatizzare alcune procedure altrimenti realizzabili solo intervenendo fisicamente. La possibilità di astrarre le componenti hardware degli elaboratori al fine di renderle disponibili al software in forma di risorsa virtuale, ci permette di eseguire operazioni che un tempo erano invasive, potenzialmente dannose oltre che dispendiose in termini di tempo (time consuming). Si pensi ad operazioni come la rimozione/sostituzione del disco fisso, della CPU o all’upgrade della RAM.213 18 - PublicationOpen AccessLinee guida e criticità nella progettazione di sistemi per l’acquisizione di dati geofisici in prossimità di vulcani attivi(2016)
; ; ; ; ; Nel monitoraggio e nella sorveglianza dei vulcani attivi ricoprono un ruolo di prim’ordine i sistemi di acquisizione dati. In commercio esistono già diversi sistemi pronti all’uso, utilizzabili per acquisire i più svariati tipi di segnali, quindi l’idea di progettare un nuovo sistema può sembrare alquanto strana. Ciononostante, molto spesso, non si riesce a trovare ciò di cui si ha bisogno e questo porta alla necessità di compiere qualche adattamento, ottenendo il più delle volte un sistema ibrido, instabile e troppo complesso. L’esperienza maturata negli anni ha permesso d’identificare poche decine di punti essenziali per il buon funzionamento dei sistemi di acquisizione. Questo documento nasce dalla necessità di riunire tali specifiche e ottenere un promemoria da seguire, sia in fase di progettazione che durante l’esame di un sistema esistente. Si può quindi utilizzare il documento anche per classificare qualunque sistema di acquisizione, in termini di affidabilità ed efficienza, che debba essere utilizzato in aree di estremo funzionamento. Le zone di estremo funzionamento sono tutte quelle in cui i parametri come la temperatura e l’umidità raggiungono valori limite, in cui possono essere presenti gas corrosivi, condizioni meteo estreme come alluvioni, neve, forte vento, tempeste di sabbia, e nel caso specifico dei vulcani, colate e fontane di lava. Le specifiche riportate in seguito derivano essenzialmente dall’esperienza maturata negli ultimi due decenni grazie all’osservazione quanto più oggettiva possibile del comportamento e dei problemi riscontrati nei sistemi dislocati sul M.te Etna e sull’Isola di Stromboli. Le specifiche sono riassunte sinteticamente nelle tabelle 1 e 2 allegate. Il testo non si prefigge lo scopo di esaurire completamente gli argomenti trattati ma di creare uno spunto di discussione sui sistemi di acquisizione. Dovrebbe permettere, soprattutto a chi non ha precedente esperienza sull’argomento, di evitare alcuni errori grossolani nella progettazione e di assicurarsi la buona riuscita di un progetto. Non sono importanti i dettagli poiché cambiano per ciascuna applicazione ma sono invece importanti le linee guida e la filosofia con cui si affronta il problema.172 19
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