MEET: Monitoring Earth’s Evolution and Tectonics

La Missione: Innovare per Comprendere la Dinamica Terrestre

Il progetto MEET (Monitoring Earth’s Evolution and Tectonics; https://meet.ingv.it/), coordinato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e finanziato dal PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) – Missione 4, “Istruzione e Ricerca” – Componente 2, “Dalla ricerca all’impresa” – Linea di investimento 3.1, “Fondo per la realizzazione di un sistema integrato di infrastrutture di ricerca e innovazione” – codice progetto IR0000025), nasce con l’obiettivo di rinnovare e potenziare le infrastrutture di ricerca sulle dinamiche terrestri in Italia.

Attraverso l’integrazione di dati e metadati multiparametrici, MEET mira a colmare le lacune conoscitive nei settori della sismologia, della geodesia e dell’idrogeochimica, fornendo alla comunità scientifica e alla società civile strumenti avanzati per interpretare i processi che avvengono nel sottosuolo.

Focus WP1: Il Monitoraggio Idrogeochimico

Nell’ambito del Work Package 1 (WP1), il progetto si concentra sull’aggiornamento della filiera dei dati geodetici e sullo sviluppo di una rete idrogeochimica nazionale.

Perché monitorare le acque sotterranee?

Le variazioni chimico-fisiche dei fluidi crostali (come sorgenti e pozzi) sono indicatori preziosi dello stress crostale legato all’attività sismica. In passato, eventi sismici significativi in Italia (es., L’Aquila 2009, Emilia 2012, Amatrice-Norcia 2016; Barberio et al., 2017; De Luca et al., 2018; Martinelli et al., 2021) hanno mostrato alterazioni idrogeochimiche documentate.

Tuttavia, le regioni non vulcaniche italiane mancavano di un monitoraggio standardizzato e continuo. Il progetto MEET punta a colmare questo vuoto installando 25 nuove stazioni ad alta frequenza di misura.

La Rete: Tecnologia e Numeri

Il sistema di monitoraggio è progettato per essere all’avanguardia e resiliente:

• Parametri Misurati: Le stazioni registrano automaticamente, generalmente ogni ora, la temperatura, la conducibilità elettrica, il livello dell’acqua e, in siti selezionati, la pressione della CO₂ disciolta (vedere la sezione Metadati per le specifiche tecniche delle strumentazioni utilizzate).
• Stazioni presenti sul territorio italiano: un totale di 25 stazioni è stato distribuito su tutto il territorio italiano. In particolare: 4 stazioni in Friuli Venezia Giulia, 1 in Valle d’Aosta, 2 in Liguria, 4 in Toscana, 2 nelle Marche, 4 in Abruzzo, 5 in Basilicata e 3 in Calabria (Fig.1).
• Sostenibilità e Connettività: Le stazioni sono autoalimentate tramite pannelli fotovoltaici e trasmettono i dati in tempo reale via SFTP o protocolli HTTPS.
• Criteri di Selezione: I siti vengono scelti in base ad uno studio di dettaglio che indaga sia la chimica delle acque che dei gas disciolti in essa. Viene indagata anche la composizione isotopica di acque e gas per tentare di individuarne la sorgente (es., acque metoriche, paleoacque; origine mantellica e/o crostale dei gas). Lo studio geochimico viene accompagnato da uno studio sulle principali caratteristiche geologiche/tettoniche che favoriscono la risalita di fluidi profondi lungo faglie attive.
• Al monitoraggio ad alta frequenza viene affiancato un monitoraggio in discreto (campionamenti stagionali) che permette di individuare eventuali variazioni nella composizione chimica ed isotopica delle acque e dei gas in essa disciolti.

Figura 1 –  Distribuzione geografica delle stazioni di monitoraggio idrogeochimico del progetto MEET

Oltre al monitoraggio dei parametri chimico fisici delle acque le stazioni della rete MEET sono equipaggiate con strumentazione meteorologica dedicata.

Cosa misurano: I sensori registrano le precipitazioni giornaliere, la temperatura e l’umidità dell’aria e la direzione e velocità dei venti (per le specifiche tecniche vedere la sezione METADATI).

Accesso ai Dati: La Piattaforma IPSES

Uno dei pilastri di MEET è il superamento della frammentazione dei dati scientifici in Italia. I dati raccolti vengono convogliati nella IPSES (Italian Platform for Solid Earth Science; https://ipses-ri.it/ ). Questa infrastruttura garantisce che i dati siano FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable), permettendo a ricercatori, istituzioni pubbliche e settore privato di accedere a un unico punto di ingresso per lo studio della Terra solida.

I dati sono scaricabili all’indirizzo https://meetidrogeoch.isprambiente.it/sensors/swagger/

Metadati

La stazione di monitoraggio geochimico acquisisce dati ogni ora e trasmette le serie di dati raccolti con cadenza giornaliera. La stazione è dotata di una sonda Exo 1s (https://www.ysi.com/exo1s?srsltid=AfmBOor3tFv5-RBupZ100ROzsjePcXikaFcuXjVV320-gh5WeaiJu-Fg) con sensori per la misurazione di conducibilità, temperatura dell’acqua, salinità, conducibilità specifica, solidi disciolti totali (TDS).

Temperatura

Tipo di sensore: termistore

Unità di misura: °C

Intervallo: da -5 a 50 °C

Precisione: da -5 a 35 °C: ±0,01 °C; da 35 a 50 °C: ±0,05 °C

Risoluzione: 0,001 °C

Tempo di risposta: T63<1 sec

Conduttività

Tipo di sensore: cella a nichel a 4 elettrodi

Unità di misura: μS/cm, mS/cm

Intervallo: da 0 a 200 mS/cm

Precisione: da 0 a 100 mS/cm: ±0,5% del valore letto o 0,001 mS/cm, w.i.g.

da 100 a 200 mS/cm: ±1% del valore letto

Risoluzione: da 0,0001 a 0,01 mS/cm (a seconda dell’intervallo)

Tempo di risposta: T63<2 sec

Salinità

Intervallo: da 0 a 70 ppt

Precisione: ±1,0% del valore letto o 0,1 ppt, w.i.g.

Risoluzione: 0,01 ppt

Conduttanza specifica

Intervallo: da 0 a 200 mS/cm

Precisione: ±0,5% del valore letto o 0,001 mS/cm, w.i.g.

Risoluzione: 0,001, 0,01, 0,1 mS/cm (scalatura automatica)

Solidi totali disciolti (TDS)

Intervallo: da 0 a 100.000 mg/L; intervallo costante di calibrazione da 0,30 a 1,00 (0,64 predefinito)

Precisione: non specificata

Risoluzione: variabile

CO₂ disciolta e TDGP

Lo strumento Mini CO₂ (Pro-Oceanus Systems Inc.; https://pro-oceanus.com/products/mini-series/mini-co2) misura la pressione parziale della CO₂ disciolta in acqua e la pressione totale dei gas disciolti (TDGP). Lo strumento è progettato per essere utilizzato a profondità fino a 600 m e temperature da -2° a 35° C. La sonda presenta un intervallo di misurazione della CO₂ compreso tra 0 e 10% in volume con una precisione del ±2% del fondo scala e una risoluzione (pCO₂) dello 0,1% dell’intervallo massimo, nonché un intervallo TDGP compreso tra 0 e 2 bar con una precisione del ±0,1%. Il metodo di rilevamento è a infrarossi non dispersivo (NDIR). Il tempo di equilibrio è di 3 minuti.

Unità di misura: CO₂ disciolta in % vol., TDGP in bar

Parametri meteo

I parametri meteorologici rilevati dalla stazione di monitoraggio sono: pressione atmosferica (hPa), temperatura dell’aria (°C), umidità relativa (Rh, in %), velocità del vento (m/s), direzione del vento (0–360°) e precipitazioni (mm/h).

La pressione atmosferica viene misurata dal barometro digitale “TBAR-IVS” prodotto da Siap+Micros, in un intervallo compreso tra circa 300 e 1100 hPa, con una precisione nominale di ±0,1 hPa.

La temperatura dell’aria e l’umidità relativa vengono misurate dal sensore TTEP prodotto da Siap+Micros. Il sensore funziona in un intervallo di temperatura compreso tra –30 °C e +60 °C, con una precisione di ±0,1 °C a 25 °C. L’umidità relativa viene misurata da 0 a 100% Rh. Curva di risposta conforme alla norma DIN 43760 Classe 1/3.

La velocità e la direzione del vento vengono misurate utilizzando l’anemometro WINSON Instruments. Il sensore funziona in un intervallo di temperatura compreso tra –40 °C e +60 °C. La velocità del vento viene misurata da 0 a 75 m/s, con una precisione di ±2% e una risoluzione di 0,1 m/s. La direzione del vento viene misurata sull’intero intervallo 0–360°, con una precisione di ±3° e una risoluzione di 0,1.

Le precipitazioni vengono misurate utilizzando il pluviometro Siap+Micros, modello t027 TP200. Il sensore ha una risoluzione di intensità di 0,1 mm/h e una precisione del ±0,2% con un intervallo operativo compreso tra <300 mm/h e 0–500 mm/h.

Il sensore funziona in un intervallo di temperatura compreso tra 0 °C e +70 °C.

Figura 2 – Stazione completa di sensori meteo per la misura della temperatura ed umidità dell’aria, delle precipitazioni, della direzione e velocità del vento.