Macroarea di ricerca: Scienze della Terra Applicate
Referenti: Claudia Meisina, Massimiliano Bordoni, Francesco Zucca
Settore ERC: PE10_20 Geohazards
1. Caratterizzazione di terreni soggetti a processi di instabilità di versante
Questo tema di ricerca ha lo scopo di caratterizzare in maniera multidisciplinare i terreni che sono potenzialmente 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. Sono in fase di sviluppo anche metodi per la misura in campo della densità dei terreni, attraverso l’utilizzo di sonde TDR (Time Domain Reflectometry).
2. Monitoraggio in campo idrologico e geotecnico di versanti soggetti a frane indotte da piogge
Vengono sviluppate e applicate diverse tecniche di monitoraggio in campo in funzione del tipo di processo: monitoraggio idrologico-geotecnico di versanti soggetti a frane superficiali attraverso l’uso di sensori di misura di contenuto in acqua e pressione interstiziale nel suolo; sviluppo e applicazione di metodi fisicamente basati e data-driven per la stima del contenuto in acqua e della pressione interstiziale dei terreni; monitoraggio di frane a cinematismo lento e molto lento, attraverso analisi e interpretazione di dati acquisiti da strumenti in sito (inclinometri, capisaldi topografici, GPS, estensimetri); monitoraggio di terreni a diversa gestione agricola o con diverso uso del suolo, per la variazione nel tempo dei parametri geotecnici e la comprensione dei processi idrologici.
3. Analisi di dati di telerilevamento e di proximal remote sensing ad alta risoluzione per il monitoraggio di fenomeni franosi
Vengono sviluppate e applicate diverse tecniche di monitoraggio in campo in funzione del tipo di processo. Vengono messe a punto metodologie per l’interpretazione geologica di dati interferometrici da satellite A-DInSAR a scala regionale e di dettaglio per mettere a punto metodologie per l’identificazione, lo studio, l’aggiornamento degli inventari e di monitoraggio di fenomeni franosi. Vengono analizzati dati e mappe derivate da satellite di pioggia e umidità del suolo, da inserire all’interno di modelli di valutazione della pericolosità da frana dopo opportuni confronto e calibrazione con dati misurati in campo. Vengono studiate tecniche di proximal remote sensing basate sull’uso di termocamera, per monitorare l’evoluzione temporale e spaziale di frane indotte da pioggia.
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.
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.
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)
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.