Dipartimento di Scienza della terra e dell'ambiente

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Ricerca Scienze-Terra-Applicate

L’area di Scienze della Terra Applicate raggruppa diverse discipline quali Geologia applicata, Geografia Fisica e Geomorfologia, Idrogeologia, Geochimica Ambientale, Geofisica di sito. Di conseguenza, l’attività di ricerca riguarda svariate tematiche spesso interdisciplinari tra di loro e/o con altre aree dipartimentali. Gli obiettivi generali sono volti allo studio dei processi geomorfici, pedologici, idrogeologici e geochimici in relazione o applicati all‘ambiente con particolare riguardo alla pericolosità e ai rischi naturali.

Gruppo di Ricerca Scienze della Terra Applicate
Strutturati: Matteo Crozi, Michael Maerker, Claudia Meisina, Luisa Pellegrini, Giorgio Pilla, Elisa Sacchi, Roberto Seppi, Patrizio Torrese, Francesco Zucca
Non strutturati: Aldo Bertone, Roberta Boni, Massimiliano Bordoni, Ilenia Bresciani, Arianna Musacchio, Maria Giuseppina Persichillo, Viviana Re

Linee di Ricerca principali
1) Glaciologia, Geomorfologia Glaciale e Periglaciale – Responsabile: Prof. Roberto Seppi
Le ricerche riguardano la geomorfologia glaciale e periglaciale e i mutamenti della criosfera alpina (ghiacciai e permafrost) in relazione ai cambiamenti climatici. Le indagini si concentrano sullo studio del permafrost alpino e delle forme attive e relitte ad esso connesse (rock glacier), sulla sensibilità del permafrost alpino alle variazioni delle condizioni climatiche, sull’attività glaciale recente (Piccola Età Glaciale) e i suoi rapporti con l’evoluzione del permafrost. Vengono applicate metodologie quali il rilevamento geomorfologico a grande scala, l’analisi spaziale con uso dei GIS, le analisi di tipo termico (BTS, GST) e idrologico con l’uso di strumenti di monitoraggio ambientale (stazioni meteorologiche, sensori ambientali, dataloggers). Le ricerche si traducono anche nella realizzazione di cartografia tematica e nella gestione di database di dati di terreno.
Progetti in corso
I) Monitoraggio del permafrost in Trentino (Alpi sud-orientali italiane) (link a scheda dedicata)
II) La Piccola Età Glaciale in Trentino: mappatura dei depositi e ricostruzione dei ghiacciai (link a scheda dedicata)
III) ALPSMOTION - Monitoraggio e rilevazione dei movimenti lenti dei versanti alpini tramite tecniche di rilevamento remoto e prossimale (link a scheda dedicata)

2) Geomorfologia Fluviale – Responsabile: Prof. Luisa Pellegrini
Le ricerche riguardano la dinamica recente e attuale di alvei fluviali e sono volte a individuare le tendenze evolutive, le cause delle variazioni dei corsi d’acqua e le relative implicazioni applicative. Infatti, l’analisi geomorfologica rappresenta un aspetto imprescindibile per una corretta ed efficace gestione dei corsi d’acqua. Essa è basata su una corretta interpretazione della morfologia e dei processi fluviali, per poter giungere alle previsioni di una possibile evoluzione futura. Le ricerche sono svolte attraverso l’analisi di immagini multitemporali e di DTM, e campagne di terreno per l’acquisizione di dati geomorfologici e topografici. La ricerca è integrata con analisi granulometriche dei sedimenti dell’alveo e delle sponde e con modellazione numerica
Progetti in corso:
I) GE.SE.FLU. – Ricerca conoscitiva sulla dinamica fluviale finalizzata alla gestione dei sedimenti del fiume Adda sopralacuale e del fiume Mera (SO) e del fiume Oglio sopralacuale, in collaborazione con il CNR – IRPI di Torino, il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Padova, il Centro di ricerca ENEA (link a scheda pdf).

3) Telerilevamento e Gis – Responsabili: Prof. Cesare Perotti, Dr. Francesco Zucca, Dr. Matteo Crozi, Prof. Michael Maerker
Il gruppo di ricerca si occupa di applicazioni del telerilevamento (satellitare, aereo e da piattaforme prossimali) e dei sistemi informativi del territorio (GIS) per la gestione di geodati e la loro elaborazione e presentazione usando tecniche avanzate tipo WebGIS, visualizzazione 3D e stereovisione. I focus del gruppo riguardano elaborazioni relative ai processi geomorfologici, neotettonici, geopedologi, geoidrologici, geoacheologici e a rischi ambientali in genere. I sistemi GIS preferiti sono quelli basati sul concetto dell’ Open Source. Il laboratorio GIS si occupa di ricerca al complesso dei flussi di lavoro che sono necessari per la creazione, il mantenimento e l’evoluzione di un vero e proprio Sistema Informativo Territoriale e accompagna la didattica dei corsi di laurea riferiti al DISTA e alla formazione dei dottorati.
Le applicazioni del telerilevamento di interesse del gruppo di ricerca spaziano da ricerche dedicate all’estrazione di feature geologiche e geomorfologiche alle scale più diverse (da lineamenti a set di fratturazione) anche per applicazioni planetarie, alla mappatura geologica da dati multi e iperspettrali per l’identificazione di condizioni favorevoli alla presenza di idrocarburi e analisi di cambio, alla produzione di DTM e DSM a scala diversa, alla detezione con analisi avanzate di prodotti SAR satellitari di pattern di deformazioni superficiali del terreno (cause tettoniche, vulcaniche e antropo-indotte) e con ground based SAR di deformazioni legate a processi geomorfologici (fronti glaciali e sistemi di frana). Inoltre tramite la collaborazione con lo spinoff dipartimentale ECATES (http://www.ecates-italia.com/) vengono messi a disposizione vari strumenti e software ed expertise (droni, Structure from Motion (SfM); camere Multi-/ Iperspettrali, Terrestrial LASER Scanner)
Progetti in corso:
I) MoonMapping: Il progetto Moon Mapping è un programma di ricerca sulla topografia e sulla composizione della superficie lunare ed è inserito nell’accordo bilaterale siglato dal Ministry of Science and Technology, P.R. China (MOST) e dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca italiano ed è coordinato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) per l’Italia e dal National Remote Sensing Center of China. Tra le istituzioni italiane partecipanti: Politecnico di Milano, Università di Chieti, Università di Cagliari, Università di Padova, CNR-IRPI Perugia e Università di Pavia. L’Università di Pavia partecipa con il Dip. Ingegneria Ind.le ed Inf.ne (P. Gamba) e il Dip. di Scienze della Terra e dell’Ambiente (F.Zucca)
II) Consorzio di ricerca sulle applicazioni sperimentali di gbSAR per misure di processi geomorfici (CNR-IRPI Torino, CTTC Barcelona e DISTA): ghiacciaio del Planpinceux (gruppo del Monte Bianco) e frana di Monesi (IM)

4) Geopedologia e Erosione Suolo – Responsabile Prof. Michael Maerker
Le ricerche riguardano il suolo come interfaccia tra biosfera, atmosfera e litosfera. Maggior attenzione viene dato alle relazioni con la geomorfologia. Vengono studiate la formazione, evoluzione e distribuzione spaziale del suolo con metodi di rilevamento da remoto e /o da vicino usando tecniche non o poco invasive. Uno dei focus è la cartografia digitale dei suoli e il comportamento idrologico del suolo che guida la genesi dello scorrimento superficiale. Correlato con esso sono i processi di erosione acquatica e le dinamiche del ciclo del carbonio, e inquinamenti chimici. Il gruppo di ricerca sta lavorando sia con modelli stocastici che con modelli fisicamente basato per la simulazione dei processi di erosione. Un ulteriore obiettivo è la ricostruzione del paesaggio usando modelli di evoluzione.
Progetti in corso:
I) CONICYT (Chile) Cooperation Project: “Reconocimiento de hotspot en el ambiente periglacial de fiordos y mar interior: Hacia una evaluación integrada de conductores de geoamenazas, riesgos e impacto en los recursos territoriales del Golfo de Ancud - 1151087”. Michael Märker, Maria Victoria Soto Bäuerle. Collaborazioni: Università de Chile, Santiago. (link a scheda pdf).
II) DFG “Integrated Assessment of Mass Wasting Dynamics: Remote Sensing and Process Based Modelling for Quantitative Hazard Evaluation in the Ethiopian Highlands - P209/12/J068”. Collaborazioni: Università di Tubinga, Germania (link a scheda pdf).
III) EU Project IRSES Marie Curie: ”Fluvial processes and erosion dynamics in European river systems: Ecological effects of climate change and human activities - PIRSES-GA-2012-318969” (http://www.flumen-irses.eu/).

5) Geologia applicata – Responsabile Prof. Claudia Meisina
La ricerca su Frane pluvio-indotte in differenti contesti climatici e geologici ha i seguenti oggettivi:
a) l’analisi dei fattori predisponenti le frane superficiali indotte da piogge attraverso un approccio multidisciplinare. Particolare attenzione viene posta al ruolo dell’uso del suolo, delle sue variazioni e delle pratiche di gestione agricola sull’innesco delle frane superficiali. b) lo studio del comportamento idrologico e geotecnico di pendii interessati da frane superficiali mediante monitoraggio in continuo al fine di individuare i meccanismi di innesco, c) l’analisi e il confronto di metodologie di valutazione della suscettibilità da frana superficiale (metodi fisicamente basati e statistici). La ricerca su Modelli geologico-tecnici per la valutazione della pericolosità è finalizzata alla sperimentazione di tecniche di indagine per la caratterizzazione geologico-tecnica dei terreni ai fini della realizzazione di modelli del sottosuolo che costituiscono il supporto preliminare per lo studio della suscettibilità al ritiro-rigonfiamento dei terreni argillosi, la valutazione della pericolosità sismica locale e la suscettibilità alla liquefazione. Viene studiata anche l’applicabilità delle più comuni metodi di classificazione per la ricostruzione stratigrafica del sottosuolo da prove penetrometriche CPT e CPTu.
Inoltre il gruppo di lavoro studia metodologie per l’interpretazione geologica di dati interferometrici da satellite con seguenti obiettivi: lo sviluppo e l’applicazione di metodologie per l’interpretazione geologica di dati satellitari 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.
Le tecniche A-DInSAR vengono anche applicate per l’individuazione delle differenti componenti delle subsidenze per estrazioni di fluidi attraverso l’analisi di serie storiche acquisite da differenti sensori (ERS 1/2, ENVISAT, ALOS PALSAR, RADARSAT, COSMO-SkyMed e TERRASAR-X) caratterizzati da diversa risoluzione spazio-temporale e nella valutazione delle caratteristiche idrogeologiche degli acquiferi.
Progetti in corso:
I) Prevenzione del dissesto idrogeologico attraverso la gestione sostenibile dei vigneti (Progetto Cariplo AttivAree – OltrepoBiodiverso) (link a scheda pdf)
II) progetto Horizon 2020 LIQUEFACT (link a scheda pdf)
III) Advanced detection, interpretation and modelling of ground motion areas (A-GMA) (link a scheda pdf)
IV) Prevenzione del dissesto idrogeologico attraverso la gestione sostenibile dei vigneti (Progetto Cariplo AttivAree – OltrepoBiodiverso) (link a scheda pdf)
V) Advanced detection, interpretation and modelling of ground motion areas (A-GMA) (link a scheda pdf)

6) Idrogeologia – Responsabile: Prof. Giorgio Pilla
Le ricerche condotte riguardano prevalentemente le tematiche proprie dell’idrogeologia ed dell’idrogeologia applicata in ambito sia montano (idrogeologia del fessurato in Appennino Settentrionale e nel Sudalpino) che delle pianure alluvionali (Pianura Padana).
In particolare, le ricerche focalizzano la loro principale attenzione alle seguenti tematiche:
– modalità di circolazione idrodinamica sotterranea;
– influenze delle attività antropiche sulla disponibilità e qualità della risorsa idrica;
– studio di metodologie per l’individuazione delle aree di salvaguardia di sorgenti in ambito montano;
– applicazioni idrochimiche ed isotopiche per la gestione e protezione delle risorse idriche sotterranee.
Progetti in corso:
I) Batteri, antibiotico-resistenze e contaminazioni nelle acque sotterranee e superficiali nella pianura padana: studio batteriologico ed idrogeologico del sistema acquifero dell’Oltrepò Pavese”. Progetto di ricerca finanziato dalla Fondazione Banca del Monte di Lombardia. Collaborazioni: Unità di Microbiologia e Microbiologia Clinica dell’Università di Pavia (link a scheda pdf).
II) Collaborazioni: ARPA Lombardia, Arpae, Dipartimento di Piacenza (link a scheda pdf).

7) Caratterizzazione geofisica di sito a piccola profondità – Responsabile: Dr. Patrizio Torrese
Sperimentazione e sviluppo di metodi geofisici di piccola profondità, in particolar modo tomografia elettrica, sismica a riflessione, VLF-EM. La realizzazione di modelli geofisici 2-D, 3-D e time-lapse permette la caratterizzazione del sottosuolo in termini di variazioni di litologia, saturazione in fluidi, conducibilità dei fluidi, porosità. L’implementazione di configurazioni sperimentali e procedure di elaborazioni dei dati focalizzati sul target geofisico permette di migliorare le prestazioni del metodo in termini di profondità d’investigazione, risoluzione e detezione. La modellazione di dataset sintetici permette, inoltre, la progettazione dell’indagine in base alle caratteristiche del target geofisico e supporta la fase di interpretazione dei modelli geofisici.
Progetti in corso:
I) Caratterizzazione Geofisica di Siti Sperimentali di Importanza Rilevante
Collaborazioni: CNRS IC2MP UMR 7285 - Université de Poitiers; Ce.R.S.-GEO - Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara; Institut Français du Pétrole Energies Nouvelles (IFPEN); Aguas de San Pedro SA DE CV. (link a scheda pdf)
II) Studio delle contaminazioni superficiali dovute alla risalita di paleo-acque profonde ad elevata mineralizzazione. Collaborazioni: Dott. Giorgio Pilla – Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente - Università di Pavia; Ce.R.S.-GEO - Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara. (link a scheda pdf)
III) Studio geofisico della struttura sepolta di crateri da impatto. Collaborazioni: Department of Physics and Earth Sciences, Jacobs University Bremen-Germany, Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial-Spain, Dipartimento di Ingegneria e Geologia, Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara, International Research School of Planetary Sciences, Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara, Italy . (link a scheda pdf)

8) Geochimica Ambientale – Responsabile: Prof. Elisa Sacchi
Questa disciplina studia i fenomeni di inquinamento di acque, sedimenti e suoli, l’interazione acqua-roccia, e le applicazioni ambientali della geochimica isotopica. Utilizzando il tracciamento chimico ed isotopico naturale, è possibile una valutazione e quantificazione dei processi che permetta di giungere ad una modellizzazione del comportamento geochimico ed idrogeologico dei sistemi esaminati. Le principali linee di ricerca riguardano la valutazione quali-quantitativa delle risorse idriche in ambiente arido e tropicale, gli acquiferi padani (rapporti fiume-falda, contaminazione, acque a chimismo anomalo e termo-minerali), l’eutrofizzazione ed il tasso di sedimentazione nei laghi, e la contaminazione dei suoli. Un recente sviluppo della ricerca riguarda la socio-idrogeologia.
Progetti in corso:
I) INTEGRON (Squaring the cycle: the INTEgration of GROundwater processes in Nutrient budgets for a basin-oriented remediation strategy) finanziato da Fondazione Cariplo Collaborazioni: Università di Parma, CNR-IRSA, Universitat de Girona
(http://www-4.unipv.it/integron/index.php/home/) (link a scheda pdf)
II) INLE LAKE Collaborazioni: University of Mandalay (Myanmar), International Atomic Energy Agency
(http://elisasacchi.weebly.com/inle-lake.html) (link a scheda pdf)
III) SOCIO-IDROGEOLOGIA Collaborazioni: National Engineering School of Sfax (ENIS) – Laboratory of Radio-Analysis and Environment (LRAE) (https://biralnas.wordpress.com/) (link a scheda pdf)