Il progetto di realizzare un osservatorio sottomarino multiparamentrico risale agli anni ’90 con l’obiettivo di estendere ed integrare la rete di monitoraggio sismico sviluppata a terra con punti di osservazione in mare in luoghi strategici e per poter quindi contribuire a studiare i fenomeni geofisici da una prospettiva diversa. L’osservatorio NEMO-SN1 in funzione dal 2002, a meno dei periodi necessari per le opere di manutenzione della sua strumentazione, è stato il primo osservatorio multiparametrico sottomarino in Italia ed il primo in Europa a garantire la trasmissione in tempo reale dei dati registrati grazie ad un cavo elettro-ottico che lo collega ad una stazione a terra, ospitata presso i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN nel porto di Catania. Tale cavo elettro-ottico garantisce la fornitura di energia alla strumentazione ospitata nell’osservatorio permettendo così di acquisire lunghe serie di dati nel tempo. I dati multiparamentrici forniti da NEMO-SN1 sono di interesse:
- Geofisico con lo studio della variabilità del campo magnetico terrestre e delle variazioni di gravità per maree terrestri;
- oceanografico e climatico con il monitoraggio delle proprietà fisiche dell’acqua;
- ambientale con il monitoraggio del rumore acustico sottomarino nelle bande di interesse indicate dalla Marine Strategy Framework Directive (MSFD) del Parlamento Europeo (2008/56/CE) che identifica il rumore acustico provocato dall'uomo come un indicatore importante nella definizione del "buono stato ambientale" di un ecosistema marino;
- per la biologia marina grazie al rilevamento e tracciamento di cetacei ottenuta dall’analisi dei segnali acustici misurati ad alta profondità;
- per il monitoraggio di geohazard sia per tsunami che per la rilevazione di frane sottomarine tramite i segnali registrati rispettivamente da sensore di pressione assoluta e dal sismometro;
- sismico con la possibilità di ottenere dati da un sito di misura in mare aperto per una migliore descrizione della sismicità sottomarina;
- vulcanico per l’attività dell’Etna rilevabile dai dati su sismometro, gravimetro, idrofoni e sensori oceanografici.
Questo è possibile grazie ai diversi sensori in esso installati:
- sismometro,
- DPG (sensore di pressione differenziale),
- APG(sensore di pressione idrostatica assoluta),
- CTD (conducibilità temperatura e pressione),
- ADCP (corrente sottomarina),
- gravimetro,
- magnetometro scalare e magnetometro vettoriale,
- idrofoni in diverse bande di frequenza (per il monitoraggio di segnali acustici sottomarini).
L’osservatorio nel corso degli anni, sfruttando i periodi necessari per la manutenzione della strumentazione è stato aggiornato, sistemato, ed implementato nella sua configurazione per ottimizzare le sue funzionalità.
Nella Figura 1, riporta a confronto due fotografie della prima versione dell’osservatorio (2002) e dell’ultima versione (2019).
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Figura 1. Sulla sinistra l’Osservatorio NEMO-SN1 alla sua prima installazione, 2002, mentre a destra la sua ultima configurazione, 2019.
I dati registrati sono sincronizzati temporalmente grazie alla disponibilità di un ricevitore GPS installato nella stazione di terra ubicata presso il porto di Catania. I dati registrati dalla strumentazione vengono trasferiti a terra via fibra ottica e sono inseriti in tempo reale nel database disponibile on line www.moist.it mentre una copia dei dati è indipendentemente trasferita in altri server presso la sede centrale dell’INGV di Roma attraverso la connessione a larga banda fornita dal Consorzio Garr.
Figure 2 Posizione dell’Osservatorio multiparamentrico NEMO-SN1 davanti alla Sicilia Orientale ( Sgroi T, Geosciences 2019, 9(3), 115; https://doi.org/10.3390/geosciences9030115 )
L’osservatorio multidisciplinare è posizionato in una zona sismicamente molto attiva del Mediterraneo (Figura 2) e per questa ragione nel corso degli anni è stato sviluppato e implementato un algoritmo che analizza in tempo reale i dati registrati dal sensore di pressione assoluta, con l'obiettivo di realizzare un sistema di tsunami warning.
La posizione dell’osservatorio è strategica anche per la sua vicinanza al vulcano Etna. L’interpretazione delle misure geofisiche prese a mare alla profondità di 2000 metri, congiuntamente all’analisi dei dati rilevati dalle stazioni geofisiche a terra, contribuiscono a migliorare la conoscenza del vulcano. NEMO-SN1 è situato in una posizione strategica anche per studiare la circolazione oceanografica del Mar Ionio. Gli osservatori sottomarini richiedono dei controlli e delle attività di manutenzione periodici per calibrare gli strumenti e ricondizionarli (o sostituirli) in seguito all’esposizione per lunghi periodi a condizioni ambientali che possiamo considerare estreme. È al momento pianificata la sostituzione delle componenti ammalorate del sistema di alimentazione e comunicazione con l’installazione di un telaio meccanico dotato di due connettori ROV-operabili a cui verranno collegati i rispettivi connettori degli osservatori. A breve l’infrastruttura Western Ionian Sea sarà dotata di quattro nuovi osservatori realizzati nell’ambito del Progetto PON InSEA finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca Italiano. Attraverso una junction box sarà possibile il collegamento contemporaneo di più unità osservative. Queste azioni permetteranno l’ampliamento del sito di osservazione del Western Ionian Sea, arrivando fino a Portopalo dove saranno installati altri due osservatori sfruttando la collaborazione con l’infrastruttura Km3Net esistente.
Entro il 2022, presso l’infrastruttura Western Ionian Sea, verrà installato un primo prototipo di 18 km di uno SMART (Scientific Monitoring And Reliable Telecommunications) cable, un cavo di telecomunicazioni sottomarino che integrerà lungo il suo percorso sensori per misurare temperatura, pressione e accelerazione sismica. Ciò permetterà di sperimentare la nuova e promettente tecnologia che utilizza i cavi sottomarini di telecomunicazione per il monitoraggio su fondale oceanico di parametri ambientali, eventi sismici e tsunami, con la potenzialità di avere un monitoraggio continuo nel tempo e nello spazio delle profondità oceaniche grazie alla auspicabile sinergia tra il mondo industriale e quello della ricerca.
Approfondimenti:
- Sgroi, T., G. Di Grazie, P. Favali, (2019). Volcanic Tremor of Mt. Etna (Italy) Recorded by NEMO-SN1 Seafloor Observatory: A New Perspective on Volcanic Eruptions Monitoring
- De Caro, M.C. Montuori, F. Frugoni, S. Monna,F. Cammarano, and L. Beranzoli (2020). T-Phases Observed at the Ionian Seafloor: Seismic Source and Bathymetric Effects
- Giovanetti, G.; Monna, S.; Lo Bue, N.; Embriaco, D.; Frugoni, F.; Marinaro, G.; De Caro, M.; Sgroi, T.; Montuori, C.; De Santis, A.; Cianchini, G.; Beranzoli, L.; Favali, P. Observing Volcanoes from the Seafloor in the Central Mediterranean Area.
- P. Favali et al., "NEMO-SN1 Abyssal Cabled Observatory in the Western Ionian Sea," in IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 38, no. 2, pp. 358-374, April 2013, doi: 10.1109/JOE.2012.2224536.