Franceschi, Diego

The “Giornata ONT 2023” arises from the will to let know within INGV how many activities do people from the Osservatorio Nazionale Terremoti (ONT), and how strong is their contribution to the INGV missions: Research, Services, Education, Communication. In the nearly seven years of the current management the ONT has experienced a continuous evolutionary, sometimes complex, path. But it is always a straight path to pursue the objective of a continuous growth of the ONT. During these years the ONT has changed its name (from Centro Nazionale Terremoti – CNT, to ONT); it has experienced the coming out of some employees that moved to create the Irpinia new Section; it has lived the novelty of incoming people (example from the Centro Allerta Tsunami). It has also faced the need to overcome the limitations due to the worldwide pandemic emergency COVID19, either for the h24 services or for the research activities. Therefore in 2020 and 2021 we have only remotely attended the ONT days. The drive to be “in presenza” comes from this latter issue. We strongly want to meet, to talk face to face, to “Welcome” the young colleagues who are the injection of new ideas and perspectives, that are the necessary fuel to evolve the knowledge. As a matter of fact it emerges from the DNA of the ONT, i.e. the inclusiveness and the multidisciplinarity. This latter is widely testified by the ONT activities that are shared among the three Departments and their strategic objectives. The agenda of the “Giornata ONT 2023” has specifically emphasized the variety of the technical and scientific contents, that for sake of simplicity have been collected in the following themes: • Infrastructures, Data­Sharing and Laboratories • Analysis, Modelling, Interpretation of Geophysical Phenomena • National and International Projects (Research Results and Products from Completed Projects; Ongoing Projects) • Society ­ Communication, Dissemination, Emergency Management • Seismic Surveillance And Tsunami Warning Overall, the contributions have been 100, most of which are posters (77) and the remaining (23) in different exhibit formats. The wide interest about the proposed contents and the positive feedback from the attendance, pushed the decision to collect and publish the contributions in a Miscellanea INGV, where the documents can be easily found. And we are finally ready to make the Miscellanea available to the reader. I would warmly thank the Authors for their enthusiastic acceptance to contribute, the Conveners of the “Giornata ONT 2023” Sessions for their availability to organise and manage the submitted poster/exhibits, the Editorial Board members for their hidden work that led to this Miscellanea. In conclusion, let me spend a few words about my personal journey as Director of the ONT. After 2504 days it has come to an end and the “Giornata ONT 2023” and the Miscellanea are, somehow, the cherry on top. It is really difficult to say “Thanks” one by one to the people who helped me along this complex and long path. So, please, let me simply say Grazie a tutti voi! Salvatore Stramondo - Director ONT (2017-2023)

The Orfeus European Integrated Data Archive (EIDA) provides a federated approach to the dissemination of seismological waveform data and ensures access to 12 regional seismological data centers—the EIDA nodes. The Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) is one of the founding partners of this EIDA federation and manages the EIDA data distribution node in Italy. INGV has actively managed the smaller MedNet archive since 1990 and adopted a more comprehensive and systematic approach to seismological data archiving since 2007. The Italian EIDA node data archive currently totals 90 TBytes of waveform data available for download, originating from 25 networks and 974 stations, provided by INGV, MedNet, or contributed by various partner institutions. Geographically, it covers mainly Italy and some stations from the Mediterranean region. The archive is currently growing at a rate of approximately 11 TB/yr. INGV recently strengthened its data management capabilities, resources, and infrastructure to effectively respond to the growing scale of station inventory, archive, and volumes of delivered data, and to acknowledge increasing attention toward open data sharing, appropriate attribution, and FAIR principles (Findability, Accessibility, Interoperability, and Reuse), as well as higher demands on data quality and expectations of the scientific user community. To this end, it established a dedicated internal unit in charge of all relevant activities related to the Italian EIDA node. In this article, we address key aspects of the EIDA node in Italy such as evolution and status of the seismological waveform archive, and we describe the technical, organizational, and operational setup of data and service management. We also outline ongoing activities and future evolutions aiming to further increase the quality of services, data availability, data and metadata quality, resilience, and sustainability.

Il 21 giugno 2013 alle ore 10.33 UTC è stato registrato dalla Rete Sismica Nazionale (RSN) [Amato e Mele, 2008; Delladio, 2011] dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) un terremoto di magnitudo (ML) 5.2 nel distretto sismico1 denominato “Alpi Apuane” tra i comuni di Minucciano in provincia di Lucca e Fivizzano e Casola in provincia di Massa e Carrara, zona conosciuta come “Lunigiana”. L’evento sismico, localizzato dai sismologi in turno presso la sala di sorveglianza sismica di Roma [Basili, 2011] con coordinate 44.153°N e 10.135° E e una profondità di circa 5 km è stato ben risentito in tutta la penisola centro-settentrionale ed è stato seguito in poche ore da numerosi eventi anche di ML ≥ 3.0 (16 nelle prime 72 ore). Storicamente l’area oggetto della sequenza sismica è stata interessata da numerosi terremoti di magnitudo superiore a 5.0 il più grande dei quali quello avvenuto nel 1920 nella zona della Garfagnana (fonte dati: Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani - CPTI11 [Rovida et al., 2011]), ad una distanza di circa 12 km dal mainshock odierno, interessata anch’essa da una piccola sequenza sismica a gennaio del 2013. In considerazione dell’entità dell’evento e seguendo le procedure definite per le situazioni di emergenza internamente all’INGV anche in accordo con l’Allegato A2 della Convenzione vigente 2012- 20203 fra l’ente e il Dipartimento di Protezione Civile (DPC), è stata attivata la Rete Sismica Mobile della sede INGV di Roma (Re.Mo. [Moretti et al., 2010]). Nell’arco di tempo di poco più un’ora dall’accadimento del mainshock è stata disposta l’installazione di una rete sismica temporanea costituita da sei stazioni a integrazione delle reti sismiche permanenti già presenti in area epicentrale (RSN e Regional Seismic network of North-Western Italy – RSNI [Ferretti et al., 2008; 2010; Eva et al., 2010; Pasta et al., 2011]). Nel contempo sono stati consultati tramite e-mail i referenti delle unità di rete sismica mobile delle altre sedi INGV che nell’ambito del coordinamento “Sismiko” [Moretti et al., 2012] negli ultimi due anni hanno dato la propria disponibilità, in termini di personale e strumentazione, ad intervenire in caso di emergenza sismica; sono stati inoltre contattati i colleghi del Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Ambiente e della Vita, dell’Università degli Studi di Genova (DISTAV) i più vicini all’area epicentrale e gestori della RSNI che hanno comunicato loro stessi l’intenzione di installare due stazioni temporanee, una in real-time e una in configurazione stand-alone. In questo lavoro viene descritta l’attività compiuta dalla Rete Sismica Mobile INGV, la tempistica dell’intervento effettuato in sinergia con i colleghi dell’Università di Genova, i dettagli circa l'installazione e la gestione delle stazioni sismiche temporanee nel primo mese di attività e una valutazione del dataset acquisito.

Alle ore 02.03 UTC di domenica 20 maggio 2012, la Rete Sismica Nazionale (RSN [Amato and Mele, 2008; Delladio, 2011]) dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha registrato un evento simico di magnitudo locale 5.9 che è stato avvertito in gran parte dell’Italia centro-settentrionale; l’evento è stato localizzato sotto la valle del Po in Emilia (44.89° N, 11.23° E e 6.3 km di profondità). Subito dopo la scossa principale, è stato attivato il Pronto Intervento Sismico dell’INGV al fine di installare una rete sismica temporanea ad integrazione delle stazioni permanenti già presenti in area epicentrale. Grazie alla collaborazione fra le sedi INGV di Ancona, Arezzo, Bologna, Irpinia (Grottaminarda), Milano, Pisa e Roma sono state installate 44 stazioni temporanee, di cui 10 in trasmissione real-time con la sala di sorveglianza simica della sede di Roma. Contemporaneamente altre 38 stazioni sismiche temporanee sono state inoltre installate dal Dipartimento della Protezione Civile – DPC (16 stazioni strong motion), dall’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale – OGS (8 stazioni stand-alone) e da enti francesi (14 stazioni stand-alone). In una seconda fase, l’8 giugno 2012, è stato attivato anche il Centro Operativo Emergenza Sismica (COES [Moretti et al., 2010a]), all’interno della Direzione di Comando e Controllo (Di.Coma.C.) del DPC predisposto presso l’Agenzia della Protezione Civile Regionale dell’Emilia Romagna (Bologna). L’allestimento e il coordinamento della struttura sono stati realizzati grazie alla collaborazione tra il Centro Nazionale Terremoti (CNT) e la Sezione di Bologna. Il COES ha garantito la comunicazione costante e diretta con i funzionari DPC presenti nell'area epicentrale. Allo stesso tempo, la struttura è stata proposta come supporto logistico per tutti i colleghi dell’INGV impegnati in attività nella zona epicentrale (reti sismiche Mobili, EMERSITO, GPS, EMERGEO, QUEST) e per sostenere il servizio dedicato alla “Comunicazione e Informazione” promosso a favore delle popolazioni colpite, degli operatori della protezione civile e dei volontari di soccorso. In questo lavoro saranno descritte le attività svolte nel primo mese di emergenza, le modalità e le tempistiche dell’intervento, le strutture coinvolte.

No abstract

Oggi la nuova Rete Sismica Mobile in telemetria satellitare” (Re.Mo.Tel.) è composta da nove stazioni la cui trasmissione, tramite ponte UHF (Ultra High Frequency), è equamente ripartita verso tre centri di acquisizione intermedi, detti “sottonodi”). Tali sottonodi, a loro volta tramite connessione Wi-Fi, ridirezionano il flusso dati verso un “centro stella” (detto “nodo”) dal quale, con il sistema di trasmissione satellitare Libra VSAT Nanometrics, i dati sono inviati al centro acquisizione dati della Sala Sorveglianza Sismica della sede INGV di Roma e ridondati al centro “disaster recovery” approntato presso l’Osservatorio di Grottaminarda (Sede Irpinia in provincia di Avellino). La struttura della Re.Mo.Tel. è stata ideata ed ingegnerizzata in modo da ridurre al minimo i tempi d’installazione. Il sistema è stato infatti realizzato interamente “plug and play” e di conseguenza nessuna attività di configurazione è richiesta all’operatore all’atto dell’istallazione. La Re.Mo.Tel. si basa su di un articolato sistema di trasmissione (UHF, Wi-Fi e satellitare), mediante l’impiego di diversi apparati.

Il 28 dicembre 1908 un forte terremoto colpì duramente le città di Messina e di Regg io Calabria e molteplici centri abitati limitrofi. L’evento sismico di Mw=7.1 generò un maremoto e causò circa 100.000 morti. Durante il 2008 numerose sono state le iniziative per rievocare tale importante terremoto che è ricordato nella storia come il più forte avvenuto in Italia. Tra le iniziative promosse dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia vi è il progetto di ricerca “Messina 1908-2008” le cui finalità sono far convergere i dati sismici e geodetici g ià a disposizione dei singoli gruppi di ricerca in un’unica banca dati e nel contempo promuoverne l’acquisizione di nuovi. In questo rapporto è descritto l’esperimento di sismica passiva integrato mare-terra iniziato ad ottobre 2007 e ter minato nel gennaio 2010 avente l’obiettivo di acquisire nuovi dati di alta qualità e dettaglio per ottenere una migliore definizione della microsismicità locale. Ciò consentirà di raggiungere una migliore comprensione di come inter ag iscano il processo di subduzione e le dinamiche superficiali nell’area dell’arco Calabro Peloritano ed in particolare nello stretto di Messina.

Dal 23 al 25 maggio 2008, la località Pian Di Pieca di San Ginesio in provincia di Macerata (Marche), è stata lo scenario della prima esercitazione sul rischio sismico, a valenza regionale, organizzata dal Dipartimento per le Politiche Integrate di Sicurezza e per la Protezione Civile (DSPC) della Regione Marche. L’esercitazione, denominata “Operazione Blue Mountains 2008”, aveva lo scopo di simulare la risposta degli enti locali nel caso di un evento sismico classificato come “severo”. La manifestazione ha visto la partecipazione di circa 700 volontari della Protezione civile, 200 tra Croce Rossa e Associazioni del volontariato, 70 Vigili del Fuoco provenienti dai diversi comandi delle Marche e più di 20 agenti del Corpo Forestale dello Stato e delle Forze dell’Ordine. Tutti sono stati coordinati dalla Sala Operativa Unificata Permanente della regione (SOUP), in contatto con la Sala Operativa Integrata (SOI) dell’Amministrazione Provinciale di Macerata, il Centro Operativo Intercomunale (COI) e il Dipartimento Nazionale della Protezione Civile. All’esercitazione ha aderito anche l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) che è intervenuto con la nuova struttura di Pronto Intervento del Centro Nazionale Terremoti (CNT) che si attiva in occasione di un forte terremoto (generalmente per terremoti di magnitudo superiore a 5 sul territorio nazionale). Oltre a simulare le diverse fasi d’intervento che l’Istituto si troverebbe ad affrontare in caso di emergenza, l’INGV ha prodotto anche lo scenario sismico su cui è stata basata l’intera l’esercitazione. Scopo di questo breve rapporto tecnico è raccontare come l’INGV ha operato durante l’ “Operazione Blue Mountains 2008” sin dall’invito offertoci dal DSPC della Regione Marche. Saranno descritte le difficoltà incontrate e le soluzione adottate, evidenziando come questa importante esperienza sia diventata un fondamentale test per la nuova struttura di Pronto Intervento dell’INGV.

Durante gli ultimi due anni l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha sviluppato un importante infrastruttura di pronto intervento (la Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento), al fine di incrementare il numero di stazioni della Rete Sismica Nazionale dell’INGV (RSN) in zona epicentrale a seguito di eventi sismici rilevanti. Gli obiettivi principali della Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento sono il miglioramento delle localizzazioni epicentrali calcolate dalla Sala di Monitoraggio dell’INGV e l’abbassamento della soglia di detezione della micro-sismicità in area epicentrale durante una sequenza sismica. La Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento è composta da stazioni sismiche remote i cui dati sono telemetrati tramite ponte radio UHF (Ultra High Frequency) presso dei centri d’acquisizione intermedi (definiti “sottonodi”). I sottonodi sono a loro volta connessi tramite Wi-Fi ad un “centro stella” (nodo), ove è situato un sistema di trasmissione satellitare (Libra VSAT Nanometrics), tramite il quale vengono inviati i dati in tempo reale al centro acquisizione della Sala di Monitoraggio dell’INGV di Roma. L’acquisizione dati è ridondata inoltre presso la sala Disaster Recovery dell’Osservatorio di Grottaminarda. Il sistema d’acquisizione di dati sismici è costituito da un datalogger a tre canali, equipaggiato con un convertitore AD ad alta risoluzione (a 24 bit), dotato di un clock di precisione basato su timing GPS. I sensori sismici utilizzati presso le stazioni remote sono accelerometri Episensor FBA ES-T (Kinemetrics) con fondo scala a 2G e velocimetri a corto periodo (Lennartz Le Lite 3D). Il sistema di trasmissione dati, come accennato, si avvale di diversi apparati installati presso le stazioni remote, i sottonodi, ed il centro stella. Presso le stazioni remote è installato un radio modem operante in banda UHF (da 380 a 470 MHz), per il trasferimento trasparente di dati asincroni in modalità half-duplex. L’apparato modula in etere a 9.600 bps, realizzando collegamenti da 2 a 50 chilometri, in funzione dell’orografia locale e del sistema d’antenna utilizzato. Presso i sottonodi viene utilizzato un apparato WiFi (Wireless Fidelity) operante con frequenza di 2.4 GHz per collegamenti IP fino a 54 Mbit/s. Presso i sottonodi i dati sismici ricevuti dalle stazioni remote vengono inviati, tramite ponte Wi-Fi, al centro stella. Presso il centro stella la trasmissione dati avviene tramite il ricetrasmettitore Cygnus Nanometrics. Esso permette l’invio dei dati ricevuti alla Sala di Monitoraggio tramite collegamento satellitare. Il protocollo di trasmissione satellitare dedicato sul link VSAT è di tipo IP, ma può avvenire anche su apparati esterni quali fibra ottica, linee telefoniche, ecc. Per conseguire una maggiore flessibilità d’impiego, tale sistema dispone di due differenti frequenze di trasmissione, disponibili su satellite Intelsat ed HellaSat. Tutto ciò permette di orientare la parabola in due diverse direzioni, in modo da poter ovviare l’eventuale presenza di ostacoli come alberi, montagne o edifici. L’intera struttura racchiude queste tre diverse tecnologie di trasmissione dati (UHF, Wi-Fi e satellitare) al fine di garantire maggiore flessibilità di utilizzo; questo permette di affrontare l’emergenza sismica in tutte le condizioni logistiche e/o meteorologiche mirando a rapidi tempi di intervento (raggiungimento della zona epicentrale e istallazione). L’installazione della Rete Mobile Real-Time di Pronto Intervento viene gestita e coordinata all’interno di un Sistema Informativo Geografico (GIS) che consente la scelta della disposizione geografica ottimale delle stazioni della rete di pronto intervento intorno all’area epicentrale. Il database geografico utilizzato durante l’emergenza sismica contiene informazioni territoriali di vario tipo in area epicentrale. L’INGV dispone infatti di database geografici contenenti dati territoriali di tutto il territorio nazionale le cui categorie, utili ai fini della gestione dell’emergenza sismica, sono: Ubicazione delle stazioni delle reti di monitoraggio; Cartografia topografica IGM (1:25000, 1:50000, 1:100000); Modello digitale del terreno IGM; Uso del suolo; Viabilità e grafo stradale; Catologhi di sismicità storica e strumentale; Mappe di pericolosità sismica e del territorio; Database delle Sorgenti sismogenetiche; Mappe di scuotimento; Mappe di osservazioni macrosismiche. I dati sopra elencati sono utilizzati per la realizzazione di analisi di superficie (surface spatial analysis, Viewshed, Observer Point) che consentono la produzione di scenari utili per l’individuazione delle aree più favorevoli alla collocazione degli apparati della rete Real Time. Il terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009 è stato il primo caso di utilizzo dell’intera infrastruttura di pronto intervento. A meno di 6 ore dalla scossa principale (Mw 6.3 delle ore 01:32 GMT) il primo accelerometro inviava già dati alla Sala di Monitoraggio dell’INGV di Roma. A 3 giorni dall’evento la struttura di pronto intervento installata era costituita da 9 stazioni sismiche real-time. Oltre alla Rete Real Time di Pronto Intervento l’INGV ha installato 5 nuove stazioni GPS permanenti nel territorio abruzzese a seguito dell’evento del 6 aprile (Fig. 3). Le stazioni GPS permanenti presenti nel settore aquilano precedentemente al terremoto erano infatti caratterizzate da un’interdistanza troppo elevata, tale da non consentire una risoluzione spaziale adeguata del campo di spostamento co- e postsismico. A poche ore di distanza dall’evento sismico del 6 aprile si è quindi attivata una squadra di pronto intervento dell’INGV coadiuvata anche da personale del DPC-Ufficio Sismico e dell’ISPRA. A partire dal 7 aprile 2009, e fino al 17 dello stesso mese, sono state installate 5 nuove stazioni GPS permanenti (3 stazioni appartenenti alla Rete Integrata Nazionale GPS dell’INGV, 1 stazione del DPC-Ufficio Sismico ed una stazione dell’ISPRA) nei settori limitrofi all’epicentro della scossa principale della sequenza dell’aquilano. In tutte e 5 i casi la stazione GPS è stata monumentata, installata e avviata nell’arco di 5-6 ore. Su tutte le stazioni GPS è stata impostata sia un’acquisizione del dato GPS a 30 secondi sia un ringbuffer con campionamento a 10 Hz, in modo da permettere la registrazione dell’intera deformazione cosismica (sia statica che dinamica) in caso di ulteriore evento sismico. Nelle settimane successive è stata poi ottimizzata la trasmissione dei dati GPS, utilizzando un sistema di trasmissione dati via GPRS/UMTS implementato dal ST-Osservatorio di Grottaminarda.

L’Italia e l’Indonesia hanno avviato nel 2005-2006 un progetto di cooperazione sulle tematiche della mitigazione del rischio vulcanico. Nell’ambito di questo progetto è stata individuata la zona ovest di Sumatra come area di intervento. In particolare è stato preso in considerazione il vulcanoMarapi. Questo vulcano ha avuto frequente attività eruttiva nelle ultime decine di anni. L’ultima eruzione si è verificata nel 2004. La sua attività, sebbene di moderata intensità, pone un problema di protezione civile, poiché dal 1980 ad oggi ha causato diversi feriti e alcune vittime tra i turisti che hanno visitato l’area craterica sommitale. Allo scopo di monitorare lo stato di attività del Marapi, nell’ambito del citato progetto è stata realizzata una rete sismica a larga banda composta da 4 stazioni e basata su sensori Guralp GMG-40T da 60s di periodo e su acquisitori di tipo GAIA2, prodotti presso l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. La strumentazione è stata portata dall’Italia ed è stata installata da un gruppo di lavoro formato da italiani ed indonesiani. Oltre all’installazione della strumentazione in campagna è stato necessario allestire un vero e proprio Centro di Monitoraggio presso l’Osservatorio di Bukittinggi, in prossimità delle pendici nordoccidentali del vulcano, dotato di calcolatori per l’acquisizione, l’analisi dei dati e la loro archiviazione. Il sistema per ilmonitoraggio sismologico realizzato alMarapi costituisce un importante strumento di prevenzione del rischio associato all’attività di questo vulcano e sta permettendo di creare un ricco data set utile a caratterizzare la sismicità della struttura vulcanica e dell’area circostante. Da un’analisi preliminare dei dati registrati nel periodo 19/10/2006 - 24/11/2008 si evidenzia che il vulcanomanifesta una sismicità di tipo VT ed LP. Nell’ agosto 2007 sono stati inoltre registrati segnali probabilmente attribuibili a modesta attività esplosiva nell’area sommitale. Italy and Indonesia started a cooperation project in 2005-2006 to cover issues for the mitigation of volcanic risk. In this project, the west area of Sumatra was identified as the area for intervention. In particular, the Marapi volcano was considered. This volcano has shown frequent eruptive activity over recent decades, with the last eruption occurring in 2004. Although its activity is of moderate intensity, it creates a civil protection problem, because since 1980 it has resulted in several injuries and a number of deaths among the tourists who visit the summit crater area. To monitor the activity of Marapi volcano as part of this project, a broadband seismic network has been implemented that consists of four stations based on Guralp GMG 40T sensors with period of 60 s and on GAIA2 data-loggers, which are produced at the INGV. The instrumentation was brought from Italy and was installed by a working group comprising Italians and Indonesians. In addition to the instrumentation in the field, it was necessary to set up a monitoring centre in the Bukittinggi Observatory, which is near the north-western slopes of the Marapi volcano. This is equipped with computers for data acquisition, analysis and archiving. The system for seismological monitoring that has been realized atMarapi volcano is an important tool in the prevention of the risk associated with this volcano, and it is providing a rich dataset that will be of great use for the characterization of the seismicity of the Marapi volcanic structure and the surrounding area. A preliminary analysis of the data recorded during the period 19/10/2006 - 24/11/2008 evidences that the volcano shows VT and LP seismicity. In August 2007 were also recorded signals probably attributable to small explosive activity in the summit area.