Presentazione effettuata in occasione del workshop "Le coste pugliesi: tra prospettive di sviluppo ed esigenze di tutela" http://goo.gl/lRFti

1. Workshop:
Le coste pugliesi: tra prospettive di
sviluppo ed esigenze di tutela
La subsidenza
delle piane costiere pugliesi
Massimo Angelo CALDARA
Dipartimento di Scienze della Terra e Geambientali Monopoli, 18 gennaio
Università degli Studi di Bari “Aldo Moro” 2013
Hotel Lido Torre Egnazia

2. Innalzamento del livello del mare
https://www.e-education.psu.edu/drupal6/files/geog438w/images/module4/sealevelriseforecast.jpg

3. Scenari globali in f delle emissioni di
CO2
http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/04.03.jpg
http://www.ipcc.ch/graphics/2001wg1/large/1.33.jpg

4. Ingressione marina
Gli scenari globali
Tavoliere una delle aree più colpite dalla “futura”
ingressione marina in Italia

5. Proiezione per il futuro:
innalzamento di 50 cm
• profondità di
• Aree
penetrazione
inondate
nell’entroterra:
650ha
3Km
• Aree salse
• profondità di
e palustri
penetrazione
1095ha
nell’entroterra:
4Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007

6. Proiezione per il futuro:
innalzamento di 100 cm
• profondità di
• Aree
penetrazione
inondate
nell’entroterra:
1700ha
5Km
• Aree salse
• profondità di
e palustri
penetrazione
800ha
nell’entroterra:
6Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007

7. Attività conoscitive per l'elaborazione
del Piano di Bacino Regionale (2000)
Studio preliminare sulle aree che potrebbero essere interessate da fenomeni
di subsidenza fatto dal Dipartimento di Geologia e Geofisica nel 2000

8. Indizi di subsidenza
Rinaturalizzazione dell’area a
ridosso dell’Oasi Lago
Salso, che era stata Progressiva penetrazione del
interessata dalle colmate mare e creazione di una
storiche salt marsh a sud
dell’Ippocampo
Lesioni a manufatti

9. POR Puglia “Coste” 2000-2006:
2000-
MONITORAGGIO DEGLI INTERVENTI DI DIFESA
COSTIERA E DELL’ EVOLUZIONE DEI LITORALI
Rilievi DGPS
Rete di capisaldi di precisione
realizzati per monitorare la costa con
Rilievi esterni Rilievi interni
il sistema DGPS
Ambito 2
Ambito 3

10. POR Puglia “Coste” 2000-2006:
2000-
risultati misure GPS
• Differenze fra misure relative ad un intervallo di 29 mesi espresse in metri
• In rosso i valori di subsidenza superiori all’errore strumentale
• intervallo di osservazione troppo breve

11. Monitoraggio con tecniche SAR
Si tenta di utilizzare le tecnologie SAR alle aree costiere al fine di avere
un dato attendibile su un periodo di tempo lungo e verificare i trend in
atto.
Tale metodo sperimentato sull’area campione del Tavoliere potrà, se
valido, essere esportato con facilità a tutte le aree costiere.
Lo studio è stato realizzato con la collaborazione dell'Istituto di Studi
sui Sistemi Intelligenti per l'Automazione (CNR – ISSIA di Bari)
Il radar ad apertura sintetica (SAR) é uno strumento costituito da un
radar di tipo convenzionale montato su una piattaforma mobile (un
aeroplano o un satellite).

12. Immagini radar acquisite
ERS-1 dal 1991 al 1995
ERS-2 dal 1991 al 2001
intervallo temporale tra due acquisizioni
successive 35 giorni (archivio ESA)
https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/ers
ENVISAT dal giugno 2003 al giugno
2008, fine missione aprile 2012
intervallo temporale tra due acquisizioni
successive 35 giorni (archivio ESA)
https://earth.esa.int/web/guest/news/featured-stories/image-gallery-may-12
Immagini radar da acquisire
TERRASAR X dal gennaio 2008
intervallo temporale tra due
acquisizioni successive 11 giorni
(Agenzia Spaziale Tedesca)
http:// http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10002/

13. SAR: approfondimenti
Segue una breve descrizione del metodo. Alcune
immagini, protette da copyright, non sono visibili, ma è
riportata la fonte da cui si possono trarre.
La trattazione, completa di un corso di formazione, è
riportata sul
Geoportale Nazionale
Progetto Persistent Scatterers Interferometry
http://www.pcn.minambiente.it /GN/progetto_psi.php?lan=it

14. Geometria di acquisizione
Fig. 6 Geometria di acquisizione
Tratta da: CORSO
Principi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
Un sistema radar ad apertura sintetica si basa sull'emissione di impulsi
elettromagnetici a microonde.
Gli impulsi di energia sono inviati da un’antenna montata sulla piattaforma
del satellite ed il segnale di ritorno (eco), dopo aver colpito gli oggetti al
suolo, viene registrato da opportuni strumenti presenti a bordo generando
un immagine bidimensionale le cui dimensioni sono la distanza dal sensore
(range) e la direzione dell’orbita della piattaforma (azimut).

15. Immagini SAR
Ogni pixel immagazzina, sotto forma di un numero
complesso, le informazioni di ampiezza e di fase
derivanti dall’eco degli oggetti (retrodiffusori o
scatterers) presenti nella cella di risoluzione che
rappresenta.
Fig. 6 Misurare le distanze Fig. 5 L’immagine SAR
Tratta da: CORSO DI Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONE FORMAZIONE
Principi base della Tecnica Principi base della Tecnica
Interferometrica Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan /-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it =it

16. Interferometria SAR
L'interferometria SAR si basa sulla combinazione di due
immagini SAR della scena, rilevate da posizioni leggermente
diverse nello stesso istante o in un tempo differito e permette
di seguirne l'evoluzione nel tempo con un'elevata sensibilità
agli spostamenti coerenti del suolo.

17. Applicazioni SAR
Data una coppia di immagini SAR e nota le posizione di
ripresa dei satelliti per ciascuna di esse, sarà possibile
ricostruire la posizione 3D di ogni pixel della scena.
• Applicazione tipica: analisi della topografia della scena
ripresa e generazione di DEM (Digital Elevation Model) ad
alta risoluzione.

18. Interferometria SAR
L’interferometria SAR va considerata come strumento per
l’applicazione della tecnica Permanent Scatters, mediante la
quale vengono considerati come “diffusori permanenti” parti di
edifici, strutture metalliche, rocce esposte, in generale elementi
già presenti al suolo, le cui caratteristiche elettromagnetiche non
variano sensibilmente di acquisizione in acquisizione; questo non
accade invece alla vegetazione, il cui aspetto muta di continuo.
La griglia dei PS si può ritenere come una rete di stazioni GPS
“non convenzionale
non convenzionale”.
Fig. 34 Che cosa sono i
Permanent Scatters?
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONE
Principi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it

19. Interferometria differenziale
(D-InSAR)
InSAR)
Confronto di immagini derivanti da riprese multitemporali
Monitoraggio di fenomeni dinamici: frane, subsidenza, faglie, singoli
edifici
Fig. 22 Misura Fig 39 Principali applicazioni
interferometrica
Tratta da: CORSO DI
Tratta da: CORSO DI FORMAZIONE
FORMAZIONE Principi base della Tecnica
Principi base della Tecnica Interferometrica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it Da:
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan http://-www.pcn.minambiente.it
=it /-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it

20. Tecnica dei diffusori permanenti
(Permanent Scatterers o PS)
identificazione all’interno di una scena di bersagli
isolati ed affidabili estremamente stabili nel tempo
le misure di deformazione sono effettuate sui
Permanent Scatterers
precisione nell’ordine di pochi mm/anno

21. Permanent Scatterers Interferometry
(PSI)
Monitoraggio degli spostamenti verticali di oggetti con
caratteristiche di retrodiffusione stabili (manufatti antropici)
nell’intervallo di osservazione.
Fig. 24 approccio multi
immagine
Tratta da: CORSO DI
FORMAZIONE
Principi base della Tecnica
Interferometrica
http://-www.pcn.minambiente.it
/-PCN/--progetto_psi1.php?lan
=it

22. Interferometria differenziale SAR:
scelta immagini
Tornando al nostro problema: subsidenza area costiera del Tavoliere:
Immagini acquistate dall’ESA sottoponendo un “Category-1 Project”
La scelta delle immagini è fatta utilizzando il software DESCW
distribuito dall’ESA
Immagini individuate secondo “sistema di coordinate track-frame”
che indicano la traccia al suolo del satellite e la posizione di questo
sulla sua orbita attraverso il numero del nodo

23. Interferometria differenziale SAR:
scelta immagini
Per il nostro studio è stata scelta per la serie ascendente la track 315,
frame 827 (spostato di 8 nodi rispetto al frame “standard” 819), per quella
discendente la track 222, frame 2773 (spostato di 8 nodi rispetto allo
standard 2781)
3 serie di immagini ERS ascendenti, ERS discendenti, ENVISAT
ascendenti

24. Copertura SAR utilizzata
103 immagini ERS ed ENVISAT che ricoprono un intervallo
temporale dal 1992 al 2008
Giallo: ENVISAT
ascendenti;
azzurro: ERS-1/2
ascendenti;
rosso: ERS-2
discendenti

25. Analisi preliminare in ampiezza
Distribuzione dei PSC sul frame ENVISAT ascendente
TRIGGIANI, 2011

26. Analisi preliminare in ampiezza
Si evidenziano per la zona costiera, ampie aree
quasi prive di scatteratori (ERS desc)
TRIGGIANI, 2011

27. Definizione delle patch
Il metodo dei Persistent Scatterers (PS) si è dimostrato
estremamente valido in aree ad elevato numero di
diffusori (aree urbane),
per le aree extraurbane e le aree costiere il numero
limitato di bersagli stabili obbliga a compiere l’analisi su
aree più piccole (patch), che vengono analizzate
indipendentemente e poi correlate.
La correlazione avviene settando un offset per ogni
patch ossia le velocità vengono misurate rispetto ad un
punto di controllo, cioè a meno di un valore costante
Laddove è possibile elaborare patch parzialmente
sovrapposte si può raccordare con bassi margini
d’errore

28. Analisi di fase indipendente
L’elaborazione, che porta alla stima della velocità di movimento di
ogni PS, viene fatta in maniera indipendente per ognuna delle patch
15 mm/y -15
Velocità medie in mm/a
TRIGGIANI 2011

29. Analisi di fase riscalata
La velocità del punto di controllo sono modificate in modo da
riscalare le velocità dei PS e raccordarle a quelle delle altre patch
immaginando un andamento regolare della subsidenza
−15 mm/y 15
TRIGGIANI 2011

30. Ricerca del punto di riferimento stabile
La ricerca del punto stabile a cui
ancorare le velocità di subsidenza
è stata condotta utilizzando i tassi
di sollevamento calcolati nell’area
DE SANTIS et alii, 2010

31. Ricerca del punto di riferimento stabile
L’area di Coppa Nevigata risulta quella che da più tempo (410ky)
ha subito una variazione minima (0,007mm/y) per cui può essere
considerata il punto stabile
Coppa Nevigata
0,007 mm/y
(410ky)
Foce Cervaro
-0,21 mm/y
Ippocampo(125ky)

32. Particolari elaborazione
ERS asc ERS desc
1992-2000 1995-2000
ENVISAT asc
2003-2008

33. Situazione Ippocampo: tendenze
tendenze
Triggiani et alii 2010

34. Risultati: SAR
Si evidenzia la presenza di una deformazione che
interessa l’intero intervallo temporale analizzato,
spazialmente distribuito a formare una depressione
lentiforme centrata sul villaggio turistico Ippocampo Triggiani et alii 2009b

35. Particolari Ippocampo
La subsidenza sta accelerando negli ultimi anni
Triggiani et alii 2009b
soprattutto in corrispondenza della salt marsh

36. Confronto con i dati del progetto
VELISAR (INGV, 2007)
Ers Desc 1995-2000 Ers asc 1992-2000
Da (http://kharita.rm.ingv.it-/gmaps/vel/-Index_it.htm)
Il progetto Velisar utilizza nell’elaborazione l’intero frame e non singole patch.
L’area costiera è in subsidenza con massimi incentrati su Zapponeta

37. Confronto con i dati del progetto PST
(Ministero dell’Ambiente 2010)
ERS Asc 1992-2000
Da:
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
Anche questo progetto utilizza nell’elaborazione l’intero frame e
non singole patch.
L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro
raggiungendo il massimo a Zapponeta

38. Confronto con i dati del progetto PST
(Ministero dell’Ambiente 2010)
ERS Asc 1995-2000
Da:
http://-www.pcn.minambiente.it/-PC
N/--progetto_psi1.php?lan=it
L’area costiera è in subsidenza a partire dal T. Cervaro
raggiungendo il massimo a Zapponeta

39. Confronto dati vari progetti
Velisar Ministero Dipartimento di Geologia e
Ambiente Geofisica
CNR - ISSIA Bari
ERS ERS ERS ENVISAT
(1992-2000) (1992-2000) (1992-2000) (2003-2008)
(mm/y) (mm/y) (mm/y) (mm/y)
Zapponeta -14 <vel <-8 -15 <vel< -9 ±-7 * ±0 *
Ippocampo -14 <vel <-5 -9 <vel < -4 -10 <vel <-4 -12< vel< -7
salt marsh NO DATA Vel < -20 -6 ** Vel < -25
* La differenza viene dal difficile raccordo tra
la pacht dell’Ippocampo e quella di
Zapponeta, dovuta a pochi PS fra le due Tesi PhD Triggiani 2011
aree
** Il valore è solo indicativo poiché ricavato
da pochi PS

40. Validità Interferometria differenziale
e futuri monitoraggi
Tutti i metodi mettono in evidenza che l’area è in subsidenza,
solo non vi è perfetto accordo sull’entità.
Negare la sua esistenza e dire che sarebbe il caso di iniziare un
monitoraggio con sistemi GPS vuol dire che molti studiosi hanno
sprecato tempo e soldi pubblici inutilmente.
E’ invece il caso di individuare le cause del problema e trovarne i
rimedi.
Comunque è il caso di continuare il monitoraggio con
questa metodologia acquisendo le immagini ENVISAT
dal 2008 al 2012 e tutte le future TERRASAR X che
hanno un intervallo temporale tra due acquisizioni
successive di soli 11 giorni.
Al fine di risolvere i problemi legati alla scarsità e/o
mancanza in alcune aree di PS validi sarebbe il caso di
installare una rete di coppie di riflettori artificiali ad hoc

41. La subsidenza nel Tavoliere…
• Subsidenza naturale connessa con fenomeni
tettonici e isostatici
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di
compattazione dei sedimenti di origine recente
• Subsidenza antropica

42. La subsidenza nel Tavoliere:
fenomeni tettonici
Coppa Nevigata
0,007 mm/y
(410ky)
Foce Cervaro
-0,21 mm/y
Ippocampo(125ky)
Subsidenza naturale connessa con fenomeni tettonici e
isostatici è pari a 0,21 mm/a valore registrato negli ultimi
125.000 anni (DE SANTIS et alii, 2010)

43. La subsidenza nel Tavoliere:
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di
compattazione dei sedimenti di origine recente
(Olocene spessore interessato 5-20 metri)
Carotaggio eseguito il località Sciale delle Rondinelle - Manfredonia (FG)

44. La subsidenza nel Tavoliere
• Subsidenza naturale connessa con i fenomeni di
compattazione dei sedimenti relativi a colmate storiche
(spessore interessato 2-3 metri)
Voli IGM 1955: F. 164 Foggia str.139 f. 8914;
1972: F. 164 Foggia str.1 f. 10239

45. La subsidenza nel Tavoliere:
cause antropiche
• compattazione dei sedimenti per carico geostatico o per applicazione di
sovraccarichi.
• consolidazione dei terreni sciolti a grana fine in seguito all’estrazione di
acque sotterranee (emungimento).
Immagine delle campagne del
Tavoliere con numerosi pozzi e vasconi Lesioni dovute a subsidenza per
per raccolta di acque. Volo 2005 emungimenti

46. La subsidenza nel Tavoliere:
cause antropiche
• processi di erosione e trasporto di particelle fini (“piping”) all’interno di
pozzi mal realizzati o che prelevano portate eccessive. Tale processo
porta alla formazione di vere e proprie cavità nel sottosuolo e genera un
impoverimento tessiturale
Esempio di materiale portato in superficie da
pozzo per acqua realizzato con filtri errati

47. La subsidenza nel Tavoliere:
cause antropiche
• consolidazione per estrazione di idrocarburi. La subsidenza si manifesta
come risultato della compattazione in profondità delle rocce serbatoio e
conseguente deformazione dei terreni di copertura sovrastanti

48. Possibili cause subsidenza Ippocampo
1975
Si noti l’area poco coltivata e
poco antropizzata
Volo IGM 1975: F. 164 Foggia
str.1 f. 10239

49. Possibili cause subsidenza Ippocampo
Agricoltura molto sviluppata
con conseguente prelievi in
falda in zona di divieto assoluto
di emungimento
Immagini tratte da Google Earth

50. Altre possibili cause subsidenza
Ippocampo
Negli ultimi anni, in concomitanza di eventi meteomarini intensi,
alcune aree retrodunari vengono allagate e si stanno convertendo
in “salt marsh”
Allagamenti
area “Ippocampo”
(Manfredonia)

51. Altre possibili cause subsidenza
Ippocampo
Processi dovuti a variazioni volumetriche delle argille connesse
alla variazione della soluzione circolante, ancora tutti da studiare,
collegati:
all’ingressione dell’acqua marina a seguito di mareggiate
al graduale miscelamento e sostituzione dell’acqua dolce delle
varie falde sfruttate e presenti al di sopra delle argille
subappennine con acqua salata (spessore interessato fino a
100 metri)

52. Proiezione per il futuro a cui si dovrà
aggiungere la subsidenza
• profondità di
• Aree
penetrazione
inondate
nell’entroterra:
1700ha
5Km
• Aree salse
• profondità di
e palustri
penetrazione
800ha
nell’entroterra:
6Km
Tesi di laurea: Triggiani 2007

53. Lavori citati
AA.VV. (2000) - Attività conoscitive per l'elaborazione del Piano di Bacino Regionale. Rapporto interno Regione Puglia
realizzato dal Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’Università degli Studi di Bari.
AA.VV. (2009) – Monitoraggio fisico degli interventi di difesa delle coste già finanziati e realizzati, misura 1.3 – Azione 2b e 4
del POR Puglia 2000-20006. Rapporto interno Regione Puglia.
DE SANTIS V., CALDARA M., DE TORRES T. & ORTIZ E. (2010) - Stratigraphic units of the Apulian Tavoliere plain (Southern
Italy): chronology, correlation with marine isotope stages and implications regarding vertical movements. Sedimentary
Geology, 228, 225-270, 7 figg., 2 tabb., Amsterdam.
MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL
SUOLO. Corso di formazione: Principi base della Tecnica Interferometrica. http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/--
progetto_psi1.php?lan=it
MINISTERO DELL’AMBIENTE E DELLA TUTELA DEL TERRITORIO E DEL MARE - DIREZIONE GENERALE PER LA DIFESA DEL
SUOLO. Progetto Persistent Scatterers Interferometry: http://www.pcn.minambiente.it/-PCN/--progetto_psi1.php?lan=it
TRIGGIANI M. (2007) Ricostruzione storico-ambientale dell’evoluzione della bassa valle del Candelaro mediante tecniche di
analisi e comparazione GIS. Tesi di Laurea Specialistica in Scienze della Natura, Università di Bari
TRIGGIANI M. (2011) Le tecniche di interferometria radar applicate allo studio della subsidenza nel Golfo di Manfredonia (FG).
Tesi di Dottorato in Geomorfologia e Dinamica Ambientale ciclo XXIII, 92 pp., ISBN 978-88-7522-039-6.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009a) - Studio della Subsidenza nel Golfo di
Manfredonia (FG) con Ausilio di Tecniche D-InSAR. Atti 13 Conferenza Nazionale ASITA, Bari 1-4 dicembre 2009, pp.
1795-1800, ISBN 978-88-903132-2-6.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F., CALDARA M. (2009b) - Investigation of subsidence in the
Manfredonia Gulf (Southern Italy) through multitemporal DInSAR techniques. Geophysical Research Abstracts, Vol. 11,
EGU2009-7341-1, 2009EGU General Assembly 2009.
TRIGGIANI M., REFICE A., CAPOLONGO D., BOVENGA F. & CALDARA M. (2010) - Investigation of Subsidence in the
Manfredonia Gulf (Southern Italy) Through Multitemporal DInSAR Techniques, Proc. FRINGE 2009, ESA SP-677, Frascati,
Italy, 30 Nov. – 4 Dec. 2009. http://earth.eo.esa.int/workshops/fringe09/proceedings /papers/p2_53trig.pdf