Toscana: osservazioni da satellite per identificare le zone a rischio di frana

La combinazione di fattori geografici, geologici e climatici rende l’Italia uno dei territori europei più soggetti alle frane, con una media che, negli ultimi 50 anni, è stata di 54 vittime all’anno. Ma oggi un servizio basato su immagini satellitari può fornire un utile preavviso, mettendo in evidenza movimenti millimetrici che precedono smottamenti su scala maggiore.

Il progetto SLAM (Service for Landslide Monitoring, servizio per il controllo delle frane) finanziato dall’ESA ha trovato applicazione nel territorio del bacino dell’Arno, una zona densamente popolata. Oltre 350 immagini da satellite della regione, ottenute con i satelliti ERS dell’ESA sono state combinate con dati raccolti a terra per generare strumenti dettagliati, in grado di identificare pendenze a rischio di instabilità sui circa 8 830 km quadrati di territorio e di valutarne le possibili conseguenze.

L’istituto responsabile per il controllo del rischio idrogeologico nel bacino, l’Autorità di bacino del fiume Arno, ha usato gli strumenti ottenuti con SLAM per aggiornare il Piano di Assetto Idrogeologico (PAI), richiesto dalla legge italiana.

"Essere stati utenti finali di SLAM è stata un’esperienza molto positiva," ha dichiarato Lorenzo Sulli dell’Autorità di bacino del fiume Arno. "Soprattutto perché è stato possibile amalgamare le informazioni scientifiche e tecniche con il modo con il quale siamo abituati a lavorare e a prendere decisioni. E questo non è sempre possibile con progetti così innovativi."

Un workshop dedicato agli utilizzatori italiani di SLAM, presenti e futuri, si terrà il 5 maggio presso lo stabilimento ESRIN dell’ESA in Italia, a Frascati, presso Roma. In quell’occasione si discuterà in modo dettagliato sia del lavoro svolto nel Bacino dell’Arno che delle attività realizzate in provincia di Benevento (Campania), un’altra area del territorio italiano coinvolta nel progetto SLAM.

Finanziato dal Data User Programme (DUP) dell’ESA e iniziato nel maggio 2003, il progetto SLAM si pone l’obiettivo di implementare strumenti per la mappatura e il controllo delle frane, combinando dati satellitari di osservazione della Terra e osservazioni in-situ. I prodotti di SLAM dovevano essere tagliati su misura perché potessero essere utilizzati dalle istituzioni coinvolte nella gestione del rischio idrogeologico.

In Italia, il Ministero dell’Ambiente utilizza il progetto SLAM a livello nazionale, insieme al gruppo per la Prevenzione dei disastri idro-geologici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (GNDCI). Il GNDCI è un network di ricerca che supporta le attività del Dipartimento della Protezione Civile (DPC).

Utilizzatori locali sono invece la l’Assessorato all'Ambiente e alla Difesa del Suolo della Regione Campania, per quanto riguarda l’area nei pressi di Napoli, e l’Autorità di bacino del fiume Arno.

"Rispetto ai dati tradizionali, i prodotti ottenuti con SLAM ci garantiscono una copertura uniforme dell’intera area del bacino fluviale," spiega Nicola Casagli dello GNDCI. "Ci danno anche informazioni importanti sull’andamento nel tempo dei movimenti dei pendii, un dato molto difficile da ottenere per via ordinaria.

"I risultati finali sono ora sottoposti a un processo di implementazione, secondo la politica di pianificazione territoriale e di prevenzione del rischio del PAI predisposto dall’Autorità di bacino del fiume Arno. La metodologia utilizzata rappresenta uno dei primi esempi in Europa di integrazione completa dei dati di telerilevamento nell’ambito dei regolamenti relativi ai pericoli da frana."

Ideati in conformità alla legislazione del settore e alle necessità degli utenti, i tre prodotti di SLAM sono progettati per essere facilmente integrati negli archivi di dati degli utenti stessi.

Il primo prodotto è la Landslide Motion Survey (survey dei movimenti delle frane), che serve a identificare aree instabili non ancora note e aggiornare le informazioni sullo stato o la distribuzione delle attività di smottamento. Il prodotto ha una risoluzione spaziale di 20 metri e mostra i movimenti con una precisione di un centimetro attraverso l’intera area in esame.

Il secondo è il Displacement Monitoring Service (servizio per il controllo degli spostamenti). Aggiornato con maggiore regolarità di quanto non sia il Landslide Motion Survey, ha una risoluzione spaziale di cinque metri e misura movimenti del terreno dell’ordine dei millimetri: l’obiettivo è di rilevare piccole variazioni di pendenza nel tempo.

Il Landslide Susceptibility Mapping, infine, integra dati spaziali con tutte le carte tematiche disponibili che mostrano pendenze, utilizzo del terreno, geomorfologia e altri parametri per creare mappe geologiche del pericolo da frana, da aggiornare ogni pochi anni.

Alla base dei tre prodotti di SLAM c’è una tecnica molto potente: l’interferometria radar. Funziona come una specie di “Scopri le differenze” spaziale. Immagini radar diverse dello stesso sito, acquisite da satelliti dell’ESA come ERS o Envisat, vengono combinate per identificare minuscoli cambi sul territorio tra un’acquisizione e l’altra. Sono state usate immagini di archivio accumulate in oltre dieci anni di osservazioni satellitari.

"I prodotti di SLAM vengono usati, al momento, per verificare questioni relativi alla instabilità delle pendenze," aggiunge Sulli. "In qualità di utenti, abbiamo sempre stabilito di confrontare l’informazione interpretata, derivate da un’analisi geologica, con i dati iniziali, cioè l’informazione sullo spostamento ottenuto dalla interferometria radio da satellite. Lo scopo, naturalmente, è di controllare la validità dei risultati in modo indipendente e caso per caso. ”

"Nel caso specifico dei prodotti of the 'Landslide Susceptibility Mapping', la qualità altissima dei dati di ingresso e il metodo statistico adottato ci spingono a considerare questo strumento come una delle basi per le future valutazioni dei pericoli e dei rischi legati alle frane, soprattutto per quelle aree per le quali manchiamo di dati credibili presi a terra."

Secondo Casagli, il GNDCI ha giocato un ruolo nel valutare i prodotti di SLAM "riguardo alla completezza del metodo e alla conformità con lo stato dell’arte della ricerca scientifica internazionale. Ciò si è rivelato particolarmente importante con il Landslide Susceptibility Mapping, che ha ottenuto una mappa dei pericoli su scala del bacino fluviale attraverso un metodo innovativo, basato sulla tecnologia delle reti neurali."

Le attività di SLAM sono condotte anche in Svizzera, con l’Ufficio Federale Svizzero per l’Acqua e la Geologia (Swiss Federal Office for Water and Geology, FOWG) come utente su scala nazionale insieme a vari Cantoni Svizzeri.

Alcuni risultati preliminari di SLAM sono stati presentati in gennaio alla Conferenza Mondiale per la Riduzione dei Disastri (World Conference on Disaster Reduction), a Kobe, in Giappone – il paese del mondo che ha il triste primato del maggior numero di frane annuali.