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Macroarea di ricercaScienze della Terra Applicate

Referenti: Claudia Meisina, Massimiliano Bordoni, Francesco Zucca

Settore ERC: PE10_20 Geohazards

Temi di ricerca

1. Mappatura e caratterizzazione di terreni soggetti a frane pluvio-indotte


Questo tema di ricerca ha lo scopo di caratterizzare in maniera multidisciplinare i terreni soggetti a fenomeni franosi pluvio-indotti. La caratterizzazione avviene mediante: prove di laboratorio per la misura delle caratteristiche fisiche, granulometriche, meccaniche e idrologiche dei materiali; prove di campo per la caratterizzazione idrologica e la misura della permeabilità dei materiali, prove penetrometriche statiche CPT e CPTU. Metodi dati-driven vengono utilizzati per la valutazione dello spessore delle coperture soggette a frane pluvio-indotte.

2. Mappatura e monitoraggio di frane pluvio-indotte attraverso dati di remote sensinge di proximal remote sensing


Vengono sviluppate metodologie automatiche di rapid mapping a seguito di eventi pluviometrici intensi basate su immagini da satellite. Vengono messe a punto metodologie per l’interpretazione di dati interferometrici da satellite A-DInSAR a scala regionale e di dettaglio per l’aggiornamento degli inventari e il monitoraggio di fenomeni franosi. Vengono analizzati dati da satellite di pioggia e umidità del suolo per la definizione di soglie idrologiche di innesco dei fenomeni franosi e la creazione di carte di pericolosità dinamiche. Vengono messe a punto tecniche di proximal remote sensing basate sull’uso di termocamera, per monitorare l’evoluzione temporale e spaziale di frane indotte da pioggia.

3. Monitoraggio idrologico e geotecnico di versanti soggetti a frane indotte da piogge

Sono state installate diverse stazioni di monitoraggio idrologico-geotecnico in corrispondenza di diversi contesti geologici e di uso del suolo per la comprensione dei meccanismi di innesco delle frane pluvio-indotte e per la definizione di soglie di innesco da utilizzare nei Landslide Early Warning Systems. In tali siti vengono testati sensori e metodi geofisici per la misura di contenuto in acqua e la pressione interstiziale del suolo. Diverse metodologie, fisicamente basate e data-driven, sono sviluppate per la modellizzazione del contenuto in acqua e della pressione interstiziale dei terreni.


4. Modellazione di suscettibilità e pericolosità da frane indotte da piogge

Questo tema di ricerca ha lo scopo di sviluppare modelli che consentano di quantificare la suscettibilità e la pericolosità a diverse scale spaziali (locale, bacino, regionale) e temporali (sub-giornaliera, giornaliera; considerando condizioni attuali o scenari futuri) all’innesco di frane pluvio-indotte. Vengono messi a punto modelli fisicamente basati o data-driven, integrando: fattori geologici e geomorfologici predisponenti; fattori idrologici del suolo derivati da monitoraggio in sito; mappe di pioggia e di parametri idrologici del suolo ottenuti da telerilevamento satellitare; inventari di fenomeni franosi rilevati tramite varie tecniche (rilievo in campo, analisi di foto aeree, analisi di immagini satellitari).


5. Analisi del ruolo svolto dall’uso del suolo e dalla pratiche agricole nella suscettibilità da frane indotte da piogge

L’uso del suolo e le pratiche di gestione agricola in versanti coltivati sono fattori predisponenti lo sviluppo di frane superficiali indotte da piogge. La suscettibilità di diversi usi del suolo a questi processi e la valutazione di quali pratiche possano limitare arealmente questi fenomeni viene valutata inserendo, all’interno di modelli di stabilità fisicamente basati o data-driven, il contributo meccanico legato alle radici presenti nel terreno (rinforzo radicale) e come varie pratiche di gestione possono influenzare la risposta idrologica del suolo a periodi piovosi e di siccità. Vengono anche sviluppati scenari di variazione della pericolosità da frana o erosione in relazione a cambiamenti dell'uso del suolo. I risultati sono utilizzati per la messa a punto di best-practices per la gestione del territorio.


6. Misura e modellazione delle aree di propagazione di frane superficiali

Le frane superficiali indotte da piogge causano gravi conseguenze per persone, infrastrutture e coltivazioni. Per una corretta gestione del territorio e del rischio associato a questi fenomeni, è fondamentale stimare non solo le aree di innesco di queste frane, ma anche come esse possono propagarsi nello spazio. In questo tema di ricerca, vengono messi a punto modelli per la stima delle aree di propagazione e dei volumi di materiali mobilizzati da fenomeni franosi superficiali. Inoltre, vengono sviluppati modelli per prevedere la dimensione delle aree di propagazione a scala territoriale a partire da dati geologici, geomorfologici e idrologici, per poter prevedere la connettività dei sedimenti mobilizzati e quali elementi presenti sul territorio possono essere colpiti dai materiali mobilizzati da frane superficiali e quali parametri naturali o antropici possono ridurne la propagazione.
 


7. Mitigazione di frane superficiali mediante Nature Based Solution

Vengono testate metodologie di trattamento di terreni con diversi additivi naturali al fine di migliorare le caratteristiche dei terreni e ridurre la predisposizione al dissesto. Sono studiati gli effetti di diverse tipologie di gestione agricola (es. gestione inerbita con diverse tipologie di inerbimenti, alternata, lavorata in vigneto) sulle proprietà del suolo e sul dissesto idrogeologico

Collaborazioni

Colorado School of Mines, Chang’An University, Universidad de Granada, Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt, Università di Parma, Università di Bologna, ARPA Piemonte, Università di Padova, Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica, Università di Milano, Università di Pisa, Università di Genova, Università di Napoli, Università Cattolica del Sacro Cuore, Università di Catania, Centro di Ricerca per la Protezione e la Certificazione delle piante, Università di Pavia (Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale), International Consortium on Landslides (ICL), International EcorisQ Association (ecorisQ), Associazione Italiana di Geologia Applicata e Ambientale (AIGAA)

Progetti attivi

1. Progetto Cariplo ANDROMEDA (sito)

2. Progetto PSR VIRECLI (sito)

3. Progetto LIFE DRIVE (sito)

4. Progetto PSR Stat4Change

5. Progetto PSR OLIO

Pubblicazioni

Giarola, A., Meisina, C., Tarolli, P., Zucca, F., Galve, J.P., Bordoni, M. (2024). A data-driven method for the estimation of shallow landslide runout. Catena, 234, 107573.


Bordoni, M., Vivaldi, V., Lucchelli, L., Ciabatta, L., Brocca, L., Galve, J.P. & Meisina, C. (2021). Development of a data-driven model for spatial and temporal shallow landslide probability of occurrence at catchment scale. Landslides, 18, 1209-1229.


Bordoni, M., Vercesi, A., Maerker, M., Ganimede, C., Reguzzi, M.C., Capelli, E., Wei, X., Mazzoni, E., Simoni, S., Gagnarli, E. & Meisina C. (2019). Effects of vineyard soil management on the characteristics of soils and roots in the lower Oltrepò Apennines (Lombardy, Italy). Science of the Total Environment, 693, 133390.


Bordoni, M., Bonì, R., Colombo, A., Lanteri, L. & Meisina, C. (2018). A methodology for ground motion area detection (GMA-D) using A-DInSAR time series in landslide investigations. Catena, 163, 89-110.


Persichillo, M.G., Bordoni, M., Cavalli, M., Crema, S. & Meisina, C. (2018). The role of human activities on sediment connectivity of shallow landslides. Catena, 160, 261-274.


Bordoni, M., Meisina, C., Valentino, R., Lu, N., Bittelli, M. & Chersich S. (2015). Hydrological factors affecting rainfall-induced shallow landslides: from the field monitoring to a simplified slope stability analysis. Engineering Geology, 193, 19–37.