1 Introduzione
Il monitoraggio dei fenomeni franosi rappresenta un aspetto dello studio delle frane che ha progressivamente assunto un ruolo di prim’ordine. Lo sviluppo tecnologico ha infatti permesso di aumentare in maniera esponenziale i sistemi attualmente disponibili e le loro performance. I primi sistemi di monitoraggio utilizzati per il controllo delle frane vennero impiegati in casi molto particolari, per lo più quando i processi gravitativi avevano un impatto su grandi infrastrutture, come le dighe del Vajont o di Beauregard. La crescente disponibilità di sistemi di monitoraggio sempre più moderni ne ha progressivamente espanso l’utilizzo, facendoli diventare via via più comuni e diffusi.
Il monitoraggio della frana della Val Pola (1987) rappresenta un esempio alla fine degli anni ottanta, quando pionieristici sistemi di monitoraggio furono utilizzati per studiare l’evoluzione del fenomeno di instabilità prima del collasso.
2 Classificazione dei fenomeni franosi
Per parlare di monitoraggio di frane, ovviamente bisogna cominciare con il definire cosa sia una frana. Le definizioni sono molteplici, così come le classificazioni delle varie tipologie. Una frana può essere sinteticamente definita come un movimento o la caduta di una massa di terreno o roccia sotto l’azione della forza di gravità. La classificazione universalmente più nota ed utilizzata è quella di Cruden & Varnes, che divide le frane in diverse tipologie in funzione del tipo di materiale e del tipo di movimento (fig.1).
Uno degli aspetti più importanti nella dinamica delle frane è la velocità che il fenomeno può raggiungere. La velocità è un parametro fondamentale per capire quale possa essere il tempo di reazione delle persone potenzialmente coinvolte e dell’impatto che la frana può avere (fig.2).
3 Cenni di base sui sistemi di monitoraggio delle frane
In generale, un sistema di monitoraggio è un sistema che permette l’acquisizione, ripetuta nel tempo, di un determinato parametro fisico con un livello di accuratezza e precisione. Per i sistemi di monitoraggio esistono numerose definizioni, ma gli elementi fondamentali in un sistema di monitoraggio sono: i) il parametro misurato, ii) la frequenza di campionamento, iii) l’accuratezza e precisione della misura.
Per quanto riguarda il tipo di grandezza fisica misurata dal sistema di monitoraggio, lo schema proposto in figura 3 mostra una rappresentazione semplificata dei principali parametri misurabili:
- Movimenti superficiali
- Movimenti profondi
- Parametri riferibili alla presenza di acqua all’interno del pendio ed alle pressioni interstiziali
- Misure geofisiche
- Parametri meteorologici
Oltre alla grandezza fisica, un altro parametro fondamentale nella classificazione dei sistemi di monitoraggio è la frequenza di acquisizione. Tale parametro è molto importante perché permette di mettere in relazione il sistema di monitoraggio con la tipologia di frana da monitorare. Unicamente un sistema con frequenza di acquisizione commisurata alla velocità di evoluzione della frana può essere infatti considerato un sistema adeguato al monitoraggio di quel tipo di frana.
Diversamente, se la frana ha un’evoluzione molto più rapida della frequenza di campionamento del parametro del sistema di monitoraggio, tale sistema non sarà in grado di misurare e descrivere adeguatamente l’evoluzione del fenomeno franoso e quindi non potrà essere impiegato per avere una rappresentazione efficace di quanto sta accadendo. Oltre alla frequenza di acquisizione, devono essere tenuti in considerazione tutti gli aspetti legati al trasferimento del dato acquisito e al suo processamento che sono indispensabili per la generazione di un risultato. Sulla base di questi ulteriori aspetti, i sistemi di monitoraggio vengono comunemente divisi in:
- sistemi di monitoraggio a bassa frequenza: si tratta di sistemi di monitoraggio che hanno una bassa frequenza di acquisizione e lunghi tempi di processamento del dato. Tali sistemi vengono per lo più impiegati per analisi multi temporali (frequenza di aggiornamento mensile/annuale)
- sistemi in near real time: sistemi di monitoraggio ad elevata frequenza di acquisizione e con tempi di processamento molto ridotti. In letteratura non esiste una definizione univoca del ritardo massimo tra l’acquisizione del dato e la generazione di un risultato al di sotto del quale si hanno sistemi in near real time. In generale, si considera tale un sistema che è in grado di produrre un risultato di monitoraggio in un tempo limitato e commisurato a quello impiegato dalla frana per avere un cambiamento significativo.
- sistemi in real time: sono sistemi con campionamento ad altissima frequenza in grado di identificare in maniera quasi istantanea eventuali cambiamenti dei parametri controllati. Si tratta di sistemi impiegati in casi estremi, per il controllo di fenomeni impulsivi ad alta velocità come crolli o colate detritiche. Si tratta di sistemi caratterizzati da tempi di reazione molto brevi in grado di attivare segnali di allarme o interdizione (sirene o semafori).
I sistemi in near real time e real time possono essere impiegati per funzioni di allertamento. Nel linguaggio tecnico la funzione di allertamento prende il nome di early warning. L’early warning è una procedura che permette il riconoscimento di un cambiamento di livello all’interno di una scala di criticità basato sul superamento di soglie predefinite di uno o più parametri fisici. Solitamente utilizzato in campo meteorologico per l’identificazione di condizioni avverse che possono avere degli impatti anche gravi sul territorio, l’early warning viene da anni usato anche nel monitoraggio delle frane. Uno degli aspetti più controversi dell’impiego di questo approccio è la definizione a priori di soglie di allertamento per la determinazione dei vari livelli di criticità. Definire quindi una soglia di allertamento è un’operazione molto complessa in quanto le conoscenze del singolo fenomeno franoso su cui basare un’analisi specifica (site-specific) sono, spesso, molto limitate. Indipendentemente dalla difficoltà nella loro definizione, l’impiego di soglie è legato alla conoscenza dei valori della velocità di spostamento o di altri parametri, come le quantità di precipitazioni o le oscillazioni del livello della falda, che possono in qualche modo evidenziare un aumento del livello di attività della frana e far presagire una sua evoluzione critica.
4 Il ruolo essenziale della comunicazione per la condivisione dei risultati ottenuti e la gestione delle emergenze
Una volta che il sistema di monitoraggio è stato correttamente posto in essere e configurato e che i risultati sono stati opportunamente validati, è necessario che le informazioni legate all’evoluzione del fenomeno franoso vengano opportunamente comunicate alle persone interessate. L’importanza dell’aspetto legato alla comunicazione è stata a lungo sottostimata dalla comunità scientifica che si occupa di frane e del loro monitoraggio. I dati di monitoraggio sono purtroppo spesso estremamente difficili da comprendere, anche a causa delle modalità di comunicazione usate tra gli addetti ai lavori che sono caratterizzate da un’elevata complessità. Se il dato viene comunicato utilizzando delle forme di rappresentazione troppo complesse, si ha una forte riduzione del numero di persone in grado di comprenderlo. Una non comprensione dei risultati è un aspetto da non sottovalutare, in quanto diminuisce la credibilità della popolazione nei confronti della struttura tecnico-scientifica che si occupa dello studio della frana e che ne mina anche la propensione alla collaborazione, elemento fondamentale soprattutto in ambito emergenziale.
Per quanto motivo il CNR IRPI ha sviluppato una strategia di gestione e comunicazione dei dati che prevede diverse modalità comunicative in funzione del livello di competenze specifiche del fruitore in base alle quali sono state individuate le seguenti categorie di utenti (figura 5):
Amministratori: persone che non hanno delle competenze specifiche nello studio delle frane ma che devono avere un accesso completo ai dati di monitoraggio. Tra questi ci sono, solitamente, coloro che hanno dei compiti istituzionali di tutela del territorio e che possono non avere una preparazione tecnica specifica come, per esempio, il sindaco di un piccolo paese di montagna. Hanno bisogno di un accesso completo ma semplificato al dato di monitoraggio.
Personale tecnico: persone che hanno delle competenze tecniche nello studio delle frane ma non specifiche nel campo del monitoraggio delle frane. Si tratta di tecnici che lavorano nel gruppo di gestione dei rischi connessi alla possibile evoluzione del fenomeno franoso. Sono solitamente più abituati a lavorare con sistemi di allertamento ed hanno bisogno di un accesso completo al dato di monitoraggio.
Esperti di monitoraggio: si tratta di personale tecnico che ha una formazione specifica nel campo del monitoraggio delle frane. In questo caso l’accesso è garantito non solo ai risultati finali ma anche al dato grezzo, in modo che la catena di processamento del dato possa essere eventualmente validata.
Popolazione: l’esperienza acquisita nel campo della gestione dei dati di monitoraggio ha portato alla conclusione che è necessaria una condivisione dei dati posseduti dalla struttura tecnico scientifica atta allo studio ed al controllo della frana. La messa a fattor comune di dati troppo complessi e non commentati può tuttavia essere controproducente in quanto una errata interpretazione dei dati può portare ad una scorretta percezione del rischio connesso al fenomeno franoso. Da qui la necessità di produrre una versione semplificata e commentata del dato di monitoraggio che sia facilmente comprensibile.
