ANALISI E CARATTERIZZAZIONE DI EVENTI VULCANICI ESPLOSIVI TRAMITE TECNICHE DI ELABORAZIONI DELLE IMMAGINI E SOFT-COMPUTING

Abstract

Il vulcano Stromboli si trova in uno stato di attività persistente con uno stile eruttivo che lo caratterizza. Questo consiste in un continuo degassamento, ed in attività esplosiva intermittente di bassa-media intensità con una frequenza che varia tipicamente fra i 2 e i 15 eventi l’ora, con emissione di getti di gas variamente frammisto a materiale grossolano. Ogni comportamento eruttivo che si discosta dalla normale attività stromboliana rappresenta un potenziale pericolo per gli abitanti che vivono nei due paesi alle pendici del vulcano e per l’alto numero di turisti che ne raggiungono la cima per osservarne l’attività esplosiva. La ricerca di un protocollo di analisi automatica che riesca a rilevare comportamenti anomali pericolosi è di grande attualità. In questo lavoro si caratterizza l’andamento dell’energia rilasciata dal vulcano tramite la stima della massa eruttata durante le esplosioni, su lungo periodo. I dati utilizzati sono le immagini che provengono dalle telecamere IR e termiche della rete di videosorveglianza gestita dall’INGV. Mediante tecniche di elaborazioni delle immagini si effettua il riconoscimento e la catalogazione degli eventi esplosivi e dei parametri geometrici che li caratterizzano. Per la prima volta una stazione di videosorveglianza viene utilizzata per un approccio quantitativo allo studio della attività eruttiva, realizzando così un database enorme di dati disponibili a valutazioni statistiche e al confronto con altre tipologie di dati geofisici utilizzati per il monitoraggio vulcanico. Nel primo capitolo viene presentata una panoramica sul monitoraggio vulcanico e sui parametri geofisici oggetto di studio. Il secondo capitolo è incentrato sugli obiettivi di questa tesi e la metodologia di studio proposta. Nel terzo capitolo viene effettuato l’inquadramento del vulcano Stromboli in termini di posizione geografica e tipologia di attività vulcanica; viene inoltre descritto il sistema di monitoraggio video: dalle telecamere nella banda dell’infrarosso utilizzate per l’acquisizione al dato grezzo prodotto. Il quarto capitolo si addentra nella descrizione degli algoritmi utilizzati per l’analisi delle immagini IR/Termiche, dalla discriminazione della qualità dei dati disponibili al riconoscimento e catalogazione delle esplosioni in termini di sorgente di emissione e caratteristiche geometriche dei jet vulcanici. Nel quinto capitolo viene affrontata la modellizzazione della telecamera termica in modo da poter convertire le misure in pixel in stima delle misure reali, necessarie per le applicazioni. Il sesto capitolo presenta diverse analisi sul lungo periodo dei dati processati, dimostrandone l’immediata utilità: calcolo della no-fly zone per l’ENAC allo Stromboli; produzione di uno strumento per la redazione del bollettino settimanale di monitoraggio vulcanico dello Stromboli; studio dell’intensità dei getti durante periodi di differente attività. Lo studio condotto dimostra la possibilità di utilizzo di una stazione di videosorveglianza come strumento di misura in grado di generare così un enorme database di dati di grande interesse scientifico; l’analisi degli stessi ha portato alla discriminazione di un parametro che si offre come precursore del disequilibrio del vulcano e del conseguente aumento di pericolosità dello stesso.