Ricerca all'OGS

L'attività di ricerca di OGS mira a definire e valorizzare le risorse naturali e a salvaguardare l’ambiente. In particolare, l'istituto è impegnato nello studio e nella sorveglianza del mare, delle aree costiere e del territorio, e nella valutazione e prevenzione dei rischi geologici, ambientali e climatici.

L'ente è organizzato in cinque sezioni:

Sezione Oceanografia

L’oceanografia rappresenta uno dei settori di ricerca storici in OGS. Si tratta di un settore che ha continuato a svilupparsi in anni recenti ottenendo risultati scientifici di rilievo, tanto a livello italiano quanto internazionale. Attualmente lo staff del settore è composto da circa 60 persone, impegnate principalmente nello studio dell’oceanografia fisica e degli ecosistemi.

L’OGS vanta un’esperienza di lunga data nei sistemi integrati di monitoraggio costiero, i quali si basano su strategie di osservazione di impostazione scientifica che sfruttano tecnologie all’avanguardia. Le reti di osservazione di cui OGS dispone si fondano sull’impiego di boe meteo-marine costiere profilanti, boe ondametriche, correntometri e radar costieri ad alte frequenze (per campi correntometrici superficiali). Tutti i dati raccolti dalle strumentazioni forniscono un’istantanea sullo stato del mare in tempo reale o quasi-reale, e possono essere trasmessi agli utenti finali in tempi sufficientemente rapidi da consentirne l’integrazione in modelli numerici per valutazioni ambientali veloci. Il sistema di boe meteo-marine profilanti che costituisce una componente principale di queste reti si basa su una tecnologia sviluppata presso i laboratori OGS.

Nell’ambito della sua costante tendenza all’innovazione e all’eccellenza, la sezione Oceanografia ha anche acquisito di recente uno Slocum Glider, un aliante sottomarino autonomo che le consente di consolidare ulteriormente le proprie capacità di osservazione marina. Il glider, chiamato “Trieste I”, è costruito per operare in modalità autonoma in un range di profondità che va da 4 a 200 mt. Pertanto risulta particolarmente adatto per operazioni in acque costiere. La sua capacità di raccogliere profili sinottici ne fa una componente straordinaria della rete per programmi di monitoraggio sottosuperficiali regionali. Questo aliante automatico sottomarino d’avanguardia integra e completa le boe galleggianti di superficie (floater, drifter) che l’OGS gestisce nell’ambito di diversi progetti internazionali, il cui obiettivo è misurare la temperatura e la salinità nello strato superficiale dell’oceano dove ci si attende siano più evidenti i segnali del cambiamento climatico in atto.

Le attività che riguardano l’analisi numerica, la sintesi, l’integrazione e lo studio attraverso modelli numerici a modellizzazione dei sistemi delle foci fluviali, estuariali, costieri e marini, affrontano tematiche che coprono diverse scale temporali e spaziali, e che vanno dall’Oceanografia operativa (integrazione di dati e previsioni a breve termine di proprietà biogeochimiche del sistema marino), a studi climatici (impatto degli scenari di cambiamento globale sulle caratteristiche degli ecosistemi in areali costieri e pelagici), a un approccio di tipo ecosistemico all’oceanografia dell’industria ittica (sviluppo e utilizzo di modelli end-to-end, dai virus al pesce, e loro integrazione con modelli di trasporto), allo sviluppo sostenibile e gestione integrata delle zone costiere (eutroficazione, qualità delle acque, acquacoltura). Queste attività richiedono l’interazione fra un gran numero di discipline differenti e contribuiscono agli obiettivi generali di progetti internazionali quali GOOS, IMBER, LOICZ e GLOBEC.

L’OGS, inoltre, ospita per l’Italia il Centro Nazionale di Dati Oceanografici (National Oceanographic Data Center, NODC) che fa parte del sistema Internazionale di scambio di Dati Oceanografici (IODE) della Commissione Oceanografica Intergovernativa (IOC) dell’UNESCO. Nel NODC sono conservati più di 300 mila profili verticali di variabili fisiche e biochimiche, ai quali la comunità scientifica ha libero accesso attraverso una semplice interfaccia web. Tutti i dati sono sottoposti a una procedura di controllo di qualità sulla base di standard internazionali. Il sistema di informazione OGS/NODC è integrato a tutti gli effetti nella rete europea di database distribuiti (SeaDataNet).

Sezione Oceanografia Biologica

La sezione Oceanografia Biologica (BiO) è stata istituita recentemente (2005) per proseguire le attività storiche della città di Trieste nel campo della biologia marina e per completare le competenze oceanografiche dell’OGS. La sezione ha sede presso il comprensorio dell’opificio idrico delle sorgenti di Aurisina, già sede dell’ex Laboratorio di Biologia Marina (LBM), ed è articolata in gruppi di ricerca, gruppi operativi e di supporto che coinvolgono circa 30 ricercatori, tra biologi, naturalisti, geologi, chimici e fisici.

I laboratori sono dotati di moderne e sofisticate strumentazioni per la ricerca. Inoltre, la peculiare posizione sul mare della struttura che accoglie il dipartimento BiO rappresenta una specificità unica e caratterizzante per le opportunità di ricerca scientifica in ambiente marino.

Le attività di ricerca della sezione BiO spaziano dalla biogeochimica alla fisiologia, dall’ecologia alla biologia marina più tradizionale e sono indirizzate alla comprensione delle dinamiche che regolano l’ecosistema marino nella sua complessità e alla valutazione del ruolo svolto dagli oceani nel bilancio energetico globale. Gli studi su scala locale riguardano la fascia costiera e le acque di transizione e affrontano i problemi legati alla loro gestione sostenibile. Su scala più globale, le attività di ricerca riguardano anche le aree polari, veri motori del clima.

La sezione è responsabile del sito Golfo di Trieste, parte del macrosito Alto Adriatico, inserito nella rete internazionale LTER (Long Term Ecological Research) che prosegue la serie storica di dati idrologici, biologici e biochimici iniziata dall’Università di Trieste nel 1970.

I progetti di ricerca della sezione sono spesso condotti in collaborazione con istituzioni di ricerca nazionali e internazionali e con alcune di queste sono stati formalizzati protocolli d’intesa che consentono lo scambio di personale e attrezzature per il raggiungimento di obiettivi comuni.

Presso la sezione BiO svolgono la propria tesi di laurea o di dottorato numerosi studenti provenienti da università italiane.

Sezione sviluppo delle Ricerche e delle tecnologie Marine

La sezione per lo sviluppo delle RIcerche e delle tecnologie MArine (RIMA) è stata istituita nel 2004 ed effettua ricerche nel campo della Geofisica Marina, occupandosi di tipologie estremamente eterogenee come le zone costiere e le profondità oceaniche, in aree geograficamente molto distanti fra loro come il Mar Mediterraneo e gli Oceani Polari. L’attività di ricerca è solitamente organizzata nell’ambito di programmi o progetti locali, nazionali e internazionali, tanto nel settore privato che pubblico.

Gli argomenti tematici su cui si focalizzano le indagini includono le dinamiche costiere recenti, gli studi paleoclimatici in aree polari, i gas idrati, i vulcani di fango e le emissioni fredde (cold seeps), l’evoluzione dei bacini sedimentari e l’instabilità dei versanti sottomarini.

La sezione è totalmente autosufficiente ed è in grado di gestire in piena autonomia tutte le fasi che caratterizzano ogni indagine geofisica: dall’acquisizione dei dati grezzi alla loro elaborazione (standard e avanzata), alla loro conservazione, archiviazione e interpretazione.

Le infrastrutture di supporto includono un laboratorio costiero, con una sezione per l’analisi e l’elaborazione dei dati, oltre a una nave da ricerca, la “OGS Explora”, l’unica nave da ricerca italiana di proprietà di un Ente Pubblico certificata alla navigazione oceanica. La OGS Explora è dotata di numerosi strumenti oceanografici e di sistemi per rilievi morfo-batimetrici ad alta definizione che comprendono un ecoscandaglio multifascio in grado di operare a profondità variabili da 100 a 8.000 metri, un’apparecchiatura per l’acquisizione di dati di sismica a riflessione multicanale e monocanale ad alta risoluzione e carotieri.

In considerazione della sua storica tradizione di collaborazione con l’amministrazione locale, la sezione svolge anche attività di studio e monitoraggio per la valutazione della stabilità dei versanti per conto della Regione Autonoma Friuli Venezia-Giulia.

Sezione Geofisica della Litosfera

La sezione Geofisica della Litosfera (GdL) ha il compito di svolgere attività di ricerca (a terra e in mare, in Italia e all’estero) nei seguenti campi:

• esplorazione e valutazione di risorse minerarie ed energetiche;

• fenomeni geologici e geodinamici;

•  analisi dei bacini sedimentari;

• dinamica della litosfera e dei fenomeni sismici correlati;

•  analisi di problematiche ambientali.

Di conseguenza, tra le tipiche attività della sezione GDL vi sono:

•  ricerca applicata, con particolare enfasi sulla gestione delle risorse naturali;

• ricerca e sviluppo riguardanti tecnologie avanzate di acquisizione, elaborazione inversione e modellazione di dati geofisici da superficie, in galleria e in pozzo;

• interpretazione di dati geofisici, loro correlazione con dati geologici e da pozzo, per la ricostruzione di fenomeni geologici e geodinamici, l’evoluzione climatica nel tempo, l’analisi dei bacini sedimentari, e la valutazione delle riserve di idrocarburi o dei siti di possibile stoccaggio geologico della CO2;

• ricerca di base e sperimentale sulla propagazione dei campi d’onda geofisici, sismici, acustici, EM ed elettrosismici;

• ricerca e sviluppo innovativi nel campo dell’acquisizione dei dati, loro elaborazione e interpretazione nel campo dell’utilizzo della sorgente scalpello di perforazione per ottenere previsioni, in tempo quasi reale, delle condizioni fisiche delle rocce in prossimità del fondo pozzo, in stretta collaborazione con l’industria;

• sviluppo e implementazione innovativi di metodi computazionali nella modellizzazione numerica;

• sviluppo e implementazione innovativi di tecnologie avanzate per l’inversione tomografica e l’interpretazione in termini di fisica delle rocce e contenuto in fluidi di dati geofisici e geologici;

• acquisizione aerea di dati e immagini (dati geofisici e laser, immagini fotografiche e iperspettrali);

• analisi di immagini e dati (laser a scansione, spettrali, iperspettrali ottici, e radar) acquisiti mediante telerilevamento (da satellite, aereo e sistemi terrestri), produzione di immagini digitali e di modelli di elevazione digitali;

• ricerca e sviluppo nel campo della sismologia applicata per l’individuazione e la valutazione dei rischi sismici e geologici, anche a fini ingegneristici, attraverso il calcolo di scenari di pericolosità, lo studio della sorgente da misure strumentali e da valutazione dei danni, e lo studio della risposta sismica locale.

Nel corso degli anni queste attività, oltre a meritare la pubblicazione su riviste internazionali e la pubblicazione di libri scientifici, hanno permesso di sviluppare e mettere a punto:

* un sistema per l’applicazione industriale del Seisbit® (OGS-ENI) utilizzabile e utilizzato su pozzi di esplorazione e pozzi per la ricerca scientifica;

* alcuni brevetti Seisbit® (OGS-ENI);

* un brevetto su metodi di sintesi di segnali sismici virtuali;

* il deposito di un brevetto su metodi di investigazione acustica in tunnel con il rumore della macchina di perforazione;

* lo studio e la sperimentazione in laboratorio - in collaborazione con l’industria spaziale - di un sistema di sismica while-drilling per l’applicazione di metodologie di esplorazione terrestre nell’esplorazione spaziale (Luna e, in prospettiva, Marte);

* creazione e commercializzazione di un pacchetto software proprietario per l’inversione e l’analisi tomografica di dati sismici (CAT3D).

La sezione GDL dispone di una strumentazione atta all’acquisizione di dati sismici, magnetici ed elettrici in superficie, sismici in pozzo, di sorgenti per sismica ad alta risoluzione a massa battente, fucile, e massa vibrante.

L’OGS attraverso GDL mantiene e gestisce un sito test per le tecnologie in pozzo (Pian del Toppo), dove vengono testate le diverse tecnologie in pozzo e while drilling, per lo studio sperimentale dei segnali e delle metodologie geofisiche in pozzo, per la ricerca di base e prima del loro utilizzo in campo industriale. Il sito è a disposizione della comunità scientifica nazionale e internazionale.

La sezione gestisce inoltre l’aereo bimotore Piper Seneca II 200T destinato ad attività di ricerca nel settore del telerilevamento ambientale, sia terrestre che marino. Il velivolo è equipaggiato con sistemi di posizionamento inerziali, sistemi iperspettrali e laser a scansione, oltre che con fotocamere digitali.

Sezione Centro di Ricerche Sismologiche

Il “Centro di Ricerche Sismologiche” – CRS è la sezione sismologica di OGS, con sede principale a Udine e secondaria a Trieste. Fu istituito in seguito al terremoto di magnitudo 6,4 che colpì il Friuli nel 1976 provocando lutti e distruzioni.

Il CRS è responsabile del monitoraggio sismico e di un servizio di allerta sismico in tempo reale nel Nord-Est del Paese. Gestisce le reti sismometriche delle regioni Friuli Venezia-Giulia e Veneto con il sostegno finanziario delle Protezioni Civili Regionali. Queste reti si compongono di 29 stazioni sismiche a corto periodo e 10 stazioni a larga banda. Inoltre, la stazione sismica di Trieste è stata, già dal lontano 1963, un nodo della Rete Sismografica Standardizzata Mondiale (WWSSN). Nell’ambito delle attività scientifiche il CRS analizza la sismicità al fine di:

- identificare aree attive;

- caratterizzare le principali sorgenti sismiche;

- fornire indicazioni sulla possibile evoluzione delle sequenze sismiche.

Ogni anno i risultati tecnici e scientifici vengono pubblicati in un rapporto pubblico di ampia diffusione.

Il CRS gestisce anche una rete di ricevitori GPS (FreDNet, Friuli Regional Deformation Network) che viene impiegata per monitorare le deformazioni crostali. FreDNet è operativa dal 2002 e attualmente si compone di 12 stazioni permanenti GPS+GLONASS. I dati sono liberamente consultabili attraverso il sito web del CRS (www.crs.inogs.it/frednet). Alcune delle stazioni FreDNet fanno parte di altre reti nazionali ed europee, come la European Reference Frame Network (EUREF) e la Rete Geodetica Alpina Integrata (GAIN). Grazie a un progetto in corso, i dati acquisiti da FreDNet consentono anche di aumentare l’accuratezza in tempo reale degli strumenti portatili impiegati, per esempio, in misurazioni catastali.

Le attività di ricerca al CRS comprendono progetti e collaborazioni nazionali e internazionali, e riguardano diversi ambiti di indagine come, per esempio, la sismicità e la sismotettonica di specifiche aree, la micro-sismicità indotta, la tomografia sismica, l’origine dei terremoti, lo scuotimento del suolo, la risposta di sito, la modellazione numerica di terremoti e il rischio sismico. Per quanto riguarda l’ultimo punto, l’OGS ha contribuito al calcolo della pericolosità sismica (cioè dello scuotimento atteso) dell’Italia, calcolo che ha permesso di definire l’attuale normativa sismica nazionale. Mappe di pericolosità sismica sono state prodotte anche per Bulgaria, Cuba, Georgia, alcune regioni della Grecia e la costa dei Balcani. Studi specifici hanno riguardato la regione Friuli Venezia-Giulia per la quale, nell’ambito di uno studio finanziato dalla Protezione Civile Regionale e sviluppato insieme alle Università di Trieste e di Udine, è stata realizzata la mappa regionale del rischio sismico, che rappresenta il danno economico atteso in seguito a terremoti.

Con la collaborazione di diversi Istituti argentini, il CRS gestisce la rete ASAIN (Rete Sismografica Antartica Italo-Argentina) che si compone di sei stazioni a banda larga distribuite lungo la Penisola Antartica, le isole del South Scotia Ridge e della Terra del Fuoco. Alcune stazioni della rete ASAIN inviano le loro registrazioni al Centro Dati Europeo ORFEUS (ODC).