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Il progetto SDT

 

ARGOMENTI

PREMESSA

STORIA DEL PROGETTO

CARATTERISTICHE HARDWARE DEL PROGETTO

IL SOFTWARE

CHE COSA CERCHIAMO?

FASE DUE INSTALLAZIONE DI INDUTTORI CON 60.000 SPIRE

FASE TRE INSTALLAZIONE DI DIPOLI DI TERRA

SCHEDE DI RILEVAZIONE ANOMALIE ELETTROMAGNETICHE E GEOFISICHE

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

DOCUMENTI SCARICABILI

 

 

PREMESSA

Il progetto SDT – Segnali dalla Terra è un progetto che prevede l'installazione di una rete di stazioni di monitoraggio dello spettro elettromagnetico allo scopo di studiare i segnali di origine naturale.

Anche se rientrano in tali studi i segnali che possano rivelarsi (a posteriori) possibili precursori sismici, si precisa che tale progetto non ha scopi predittivi di alcun genere.

 

STORIA DEL PROGETTO

I progetto SDT è nato a seguito del tentativo di alcuni radioamatori facenti pare dell'Associazione Radioamatori Italiani (ARI), di proporre ai colleghi radioamatori, la realizzazione di un dispositivo costituito da un'antenna, da un semplice ricevitore e da un convertitore analogico digitale, al fine del monitoraggio di una parte dello spettro elettromagnetico, in banda VLF (3 kHz – 30 kHz), teso alla ricerca (a posteriori) di segnali che potessero rivelarsi possibili precursori sismici.

Alla realizzazione di tale progetto hanno collaborato i sigg. Roberto Violi I1XHH, Adamo Mancini, IK2SBB, Giuliano Sandal, I1SAF.

L’ ipotesi di lavoro è stata presentata in diverse sedi allo scopo di ricercare colleghi radioamatori interessati al progetto e intenzionati a collaborare nella realizzazione di una rete, ma non ha ottenuto i risultati sperati dai promotori del primo progetto.

Nel marzo 2009, il progetto è stato rivisitato da Riccardo Rossi IV3NQS, coordinatore del gruppo FESN (Friuli Experimental Seismic Network) e presentato all'ARI per verificare la possibilità di essere finanziato con una quota dei contributi assegnati all'Associazione derivanti dal 5 per mille dell'IRPEF.

Tale rivisitazione del progetto ha ottenuto, in data 28.05.2009, il patrocinio del Comune di Pozzuolo del Friuli, presso cui ha sede la FESN, concesso con deliberazione giuntale n. 100/2009.

L'ARI, con verbale dell'Assemblea Generale del 11.07.2009, ha deliberato l'approvazione del progetto di che trattasi ammettendolo a finanziamento.

Il 15 novembre 2009, il progetto è stato presentato a Udine nell'ambito del Meeting Alpe Adria organizzato dalla Sezione ARI di Udine.

Il 12 dicembre 2009, è stato inoltre illustrato nell'ambito del workshop Segnali dalla terra – La dinamica dei terremoti, i precursori sismici, la protezione civile, organizzato dalla Sezione ARI di Casale Monferrato (AL), e dal Comitato Regionale ARI della regione Piemonte, con la partecipazione dell'Istituto Superiore Statale Leardi di Casale Monferrato. 

Nel numero 1 dell'anno 2010, Radio Rivista ha pubblicato un articolo, a firma del redattore del progetto, descrivente gli scopi e le modalità del progetto stesso nonché quelle necessarie per l'adesione.

Il 27 marzo 2010, la Sezione ARI di Fidenza (PR), nell'ambito dell'ottavo meeting ARI Fidenza, è stato presentato il progetto SDT – Segnali dalla Terra.  

In data 9 marzo 2012 il Consiglio Direttivo dell'ARI ha concesso il Patrocinio Tecnico al progetto SDT – Segnali dalla Terra.

Alla data attuale il progetto ha ottenuto l'adesione di oltre venti Sezioni ARI disseminate in varie parti del territorio italiano. Inoltre altri radioamatori e istituti tecnici professionali hanno chiesto e ottenuto notizie sull'hardware e sulle modalità costruttive dello stesso al fine di realizzare altre stazioni personali.

 

Fig. 1 – Il simbolo del Progetto SDT


Fig. 2 – Il simbolo del Gruppo Scatter del Monte del Giogo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 3 – Mappa delle Sezioni ARI aderenti al progetto SDT

Sezioni aderenti:

 

ARI - Pozzuoli (NA)

ARI - Casale Monferrato (AL)

ARI - Verona Est (VR)

ARI - Sestri Levante (GE)

ARI - Sestri Levante (GE)

ARI - Montebelluna (TV)

ARI - Udine (UD)

Gruppo Scatter Monte del Giogo (PR)

ARI - Fidenza (PR)

ARI - Scandicci (FI)

ARI - Scandicci (FI)

ARI - Vittorio Veneto

ARI - Roseto degli Abruzzi

ARI - Città di Castello

ARI - Forlì

ARI - Cosenza

ARI - Verona

ARI - Manzano

ARI Caltanissetta

ARI Ivrea

ARI Loano (SV)

ARI Avezzano (AQ)

 

Altri enti interessati al progetto

 

Gruppo Lucano

Istituto Salesiano di Napoli

FESN Pozzuolo del Friuli

 

 

CARATTERISTICHE HARDWARE DEL PROGETTO

Il progetto SDT è il risultato di diverse considerazioni e confronti con altri radioamatori ed esperti che hanno proposto nuovi punti di vista e fornito indicazioni che sono state prese in seria considerazione dal responsabile del progetto, il quale, a seguito di tali contributi, ha ritenuto opportuno effettuare alcune modifiche alle apparecchiature inizialmente proposte.

Antenna

L'antenna prevista dai promotori del progetto iniziale non aveva caratteristiche ben definite in che senso?, pertanto si è ritenuto necessario progettarne e realizzarne due modelli. Una di tipo amatoriale, realizzabile con materiali facilmente reperibili e con le attrezzature che ogni autocostruttore dotato di un minimo di manualità in campo meccanico, può avere in laboratorio.

L'antenna in questione è stata messa a punto da IV3ALA Nico Michelini e IV3NQS Riccardo Rossi ed è stata oggetto di un piccolo articolo contenente le specifiche per la sua realizzazione.

La seconda, a seguito della collaborazione all’interno del progetto del Gruppo scatter del Monte del Giogo, in particolare con Marco Toni IK4MZJ, è stata progettata e proposta quale antenna ufficiale del progetto in quanto dotata di caratteristiche note verificate in laboratorio, e soprattutto, sempre identiche in ogni sua realizzazione. La necessità di configurazioni conformi e calibrate in ogni stazione ha spinto verso questa scelta, che se da un lato aggiunge la necessità di un elemento di un certo costo, dall'altro ne garantisce l'omogeneità e la certezza di poter disporre di un elemento professionale in grado di resistere adeguatamente alle intemperie dato che il posizionamento dell'antenna risulta essere solitamente all'esterno e in genere senza ripari di alcun tipo.

 

Fig. 4 - Antenna ufficiale adottata dal progetto SDT prodotta dalla ditta TR System di Parma.

Fig. 5 – Antenna non ufficiale realizzabile amatorialmente

 

Ricevitore

Il ricevitore previsto dal progetto non ha subito modifiche sostanziali rispetto a quello proposto dal gruppo promotore. Di fatto è stata estesa la gamma di frequenze passanti rendendo il dispositivo in grado di rivelare segnali a partire da pochi Hertz fino a circa 20 kHz. L'estensione della banda passante, se da un lato ha comportato l'ingresso di segnali parassiti relativi alla frequenza di rete (50 Hz), dall'altro permette di ricevere anche segnali di origine naturale prodotti a livello della ionosfera dall'interazione tra questa e le emissioni solari. Questo nel tentativo di captare anche segnali già conosciuti che possono rivelarsi utili anche dal punto di vista didattico, oltre che scientifico. Inoltre, rispetto al progetto iniziale, si è ritenuto di sostituire l'amplificatore operazionale di ingresso (front end), utilizzando un elemento più moderno e con basso rumore.

Il convertitore analogico digitale

Il convertitore analogico digitale è stato mantenuto pressoché invariato, tranne la sostituzione di un integrato con un componente equivalente a causa dell’uscita di produzione del componente originale.

 

Fig. 6 - Prototipo stazione SDT

 

 

A seguito di ulteriori considerazioni, si è ritenuto opportuno, qualora possibile, posizionare la scheda ricevitore all'interno dell'antenna o comunque in prossimità della stessa.

 

 

IL SOFTWARE

Anche in questo campo sono state ritenute opportune delle integrazioni rispetto a quanto previsto in prima istanza.

Il progetto infatti prevede due distinti approcci al monitoraggio del segnale. Il primo è di tipo e ideazione del tutto amatoriale e si basa sul software progettato e messo a punto da Roberto Violi I1XHH, il secondo, anche se utilizza un software freeware, è legato ad ambienti professionali in quanto si basa su un metodo messo a punto da un ricercatore dell'INGV, il dott, Adriano Nardi IZ0RII ed è attualmente in fase  di sperimentazione al fine di proporre l'utilizzo di tale metodo a tutte le stazioni aderenti al progetto.

Il software amatoriale Predictor

Il software Predictor, messo a punto da Roberto Violi, viene installato da remoto direttamente dall'autore previa richiesta e approvazione delle condizioni di utilizzo.

Il software analizza l'ampiezza del rumore di fondo rilevato dalla stazione ed è dotato di algoritmi che ne consentono l'inseguimento delle varianti dovute alle normali variazioni di propagazione che giornalmente si verificano, causando quindi lenti aumenti o diminuzioni del livello medio del segnale.

Una soglia dinamica gestita dal software è in grado di discriminare un aumento o una diminuzione anomala del livello del segnale di fondo, registrando la sequenza corrispondente in un file a parte.

L'analisi e il monitoraggio dei dati realizzato in sinergia con altre stazioni dovrebbe consentire l'individuazione di segnali utili captati contemporaneamente da più stazioni e con andamento del segnale analogo. L'analisi ulteriore di questo genere di rilevazioni permetterebbe al software di tentare di calcolare la zona di emissione di detti segnali.

Fig. 7 – Un segnale rilevato con forma compatibile a un possibile precursore elettromagnetico

Fig. 8 – Un'altra schermata del software Predictor di Roberto Violi I1XHH

Il software Spectrum Lab e l'interfaccia messa a punto da A. Nardi (INGV)

Il software Spectrum Lab è stato progettato e realizzato da un radioamatore: Wolfgang Büscher (DL4YHF)  ed è liberamente scaricabile dalla rete Internet. Il programma, che è molto complesso e dotato di numerosi accorgimenti, è stato utilizzato dal dott. Adriano Nardi (anch'egli radioamatore con nominativo IZ0RII) nell'ambito di un esperimento approvato dall'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, il quale fa uso di una rete di ricevitori per analizzare lo spettro elettromagnetico del campo elettrico in banda ULF/VLF (nella banda di frequenze compresa tra 0 e 20 kHz).

Fig. 9 – Posizionamento delle stazioni della rete gestita dal dott. A. Nardi

La caratteristica di similitudine del sistema di ricezione dei segnali tra la rete del dott. Nardi e quella proposta dal progetto SDT, ha reso possibile un processo di collaborazione con il dott. Nardi al fine di verificare il possibile utilizzo degli apparati previsti dal progetto SDT con il software da lui proposto.

A tale scopo, la Sezione ARI di Fidenza, in particolare Cristiano Cornini IW4CLV, presidente della Sezione, ha effettuato gli esperimenti necessari ed ha potuto verificare che è possibile utilizzare il software Spectrum Lab e l'hardware del progetto SDT, opportunamente configurato e tarato, per cercare di ottenere dei segnali confrontabili con quelli della rete già esistente relativa al progetto dell'INGV.

E’ auspicabile che tale riconfigurazione, che rientra tra l'altro nella filosofia del progetto di rendersi modificabile al fine di adeguarsi alle innovazioni tecnologiche e scientifiche future, possa rendersi possibile in tutte le stazioni aderenti al progetto. Pertanto, una volta terminate le verifiche necessarie, verranno rese disponibili tutte le indicazioni utili alla riconfigurazione.

Fig. 9 – Un esempio di segnali ottenuti in laboratorio da roccia sottoposta a stress (Nardi e Caputo 2006)

Fig. 10 – Una diapositiva della presentazione del dott. A. Nardi dell'INGV che mostra le modalità di sperimentazione sulle rocce.

 

 

CHE COSA CERCHIAMO?

Il progetto SDT è stato studiato per essere economicamente sostenibile e garantire quindi la possibilità di rilevare segnali anche a distanza temporale notevole dalla sua messa in atto.

Le sue potenzialità sono rappresentate dal fatto di poter contare sul supporto di amatori e sull’impiego di apparecchiature relativamente poco costose in termini di acquisto, di manutenzione e di consumo energetico.

Detto ciò va precisato che i segnali che potrebbero essere utili, ai soli fini della ricerca sulla prevenzione del rischio sismico, si trovano presumibilmente nella gamma di frequenze comprese tra gli 8 e 11 kHz, e potrebbero essere simili a quelli rilevati in laboratorio e in prossimità di una cava dal dott. Nardi.

Considerato comunque che non esiste un segnale certo cui fare riferimento (tranne quelli oggetto degli studi del dott. Nardi) è bene cercare di rilevare qualsiasi anomalia riscontrabile negli spettri memorizzati di Spectrum Lab andando a ritroso nel tempo rispetto all'evidenza di un evento sismico rilevante (di magnitudo pari o superiore a 4 della scala Richter) fino ad un massimo di 15 giorni.

Non si ritiene probabile infatti che segnali elettromagnetici precursori di eventi sismici possano essere rilevabili prima di tale periodo temporale.

Inoltre altri segnali di diversa frequenza, anche molto più bassa, giungendo nel campo delle ULF, potrebbero essere rilevabili e molto utili, ma in questo caso le attrezzature di base del progetto potrebbero rivelarsi insufficienti.

 

FASE DUE INSTALLAZIONE DI INDUTTORI CON 60.000 SPIRE  

Una fase successiva del progetto ha previsto l'installazione di alcuni induttori, in sostanza antenne a loop con un elevatissimo numero di spire e con un nucleo formato da barrette di ferro dolce, tesi a monitorare la parte più bassa dello spettro elettromagnetico che va da 0 a 25 Hz circa.

La progettazione, che è stata il frutto di numerosi scambi concettuali, ha prodotto l'idea finale di un induttore composto da un numero di spire compreso tra 60.000 e 100.000 spire, avvolte su bobine parcellizzate da 10.000 spire cadauna e con un nucleo in ferro dolce composto da tondini per saldatura separati da uno strato isolante.

Di tali induttori sono già stati realizzati due esemplari. Uno è attualmente posizionato presso una stazione sismica della FESN posta sul Monte Bernadia in Comune di Tarcento grazie all'ospitalità di un radioamatore locale che ha realizzato uno stabile che ospita un ripetitore per comunicazioni radioamatoriali in microonde (banda SHF) e per comunicazioni digitali.

Il secondo è attualmente in fase di collaudo e verifica di funzionamento.

E' proposito del progetto realizzare almeno ancora due induttori da posizionarsi in zone sismogenetiche attive, con ogni probabilità nell'ambito del Friuli e del Veneto, in corrispondenza di stazioni sismiche amatoriali, in quanto è necessaria un'elettronica compatibile con le caratteristiche dell'induttore e connettendo l'apparecchiatura ricevente al posto di un sensore sismico è possibile rilevare quanto captato dall'induttore nella banda interessata.   

 

Fig. 12 – Induttore sperimentale con 60.000 spire su bobine parcellizzate

Fig. 13 – Panoramica dal Monte Bernadia – Tarcento zona di installazione dell'induttore.

 

 

FASE TRE INSTALLAZIONE DI DIPOLI DI TERRA

Una terza fase, attualmente in corso di attuazione, prevede l'avvio di un ulteriore tipo di monitoraggio operante non più nell'ambito elettromagnetico bensì in quello elettrico. Si tratta infatti di posizionare dei dipoli che campioneranno le variazioni di tensione elettrica tra due elettrodi posti a un centinaio di metri l'uno dall'altro e posizionati a “L” nelle due direzioni nord-sud e est-ovest.

Tale ultimo step è stato progettato sulla base del metodo VAN, dal nome dei geofisici greci Panayotis Varotsos, Caesar Alexopoulos and Kostas Nomikos. e degli studi del prof. Constantine Thanassoulas, il quale ha realizzato un progetto che ha prodotto interessanti risultati a seguito di oltre dodici anni di operatività.

I dipoli di terra, in fase di realizzazione, saranno installati in prima istanza in Friuli e in Piemonte, necessitando di distanze sufficientemente ampie per poter confrontare eventuali segnali di origine naturale. Ciò non toglie che altre installazioni siano più che auspicabili in altre località che ne abbiano disponibilità. 

Fig. 14 – Un esempio di rilevazione di segnali elettrici ottenuti con il sistema dei dipoli di terra dal dott. Thanassoulas in corrispondenza di eventi sismici (bande rosse).

 

 

SCHEDE DI RILEVAZIONE ANOMALIE ELETTROMAGNETICHE E GEOFISICHE

Le scheda di segnalazione di anomalie elettromagnetiche e geofisiche, sono state ideata per raccogliere informazioni al fine di aumentare il patrimonio di conoscenze scientifiche sulla formazione e la propagazione dei terremoti. Sono scaricabili dalla sezione “Documenti scaricabili” ha lo scopo di raccogliere descrizioni di anomalie presuntivamente in prossimità (prima durante o dopo) di un evento sismico rilevante. Si considera evento sismico rilevante quello pari o superiore alla magnitudo 4.0 della scala Richter così come segnalata dagli enti rilevatori ufficiali (INGV – EMSC – OGS ecc.) Le segnalazioni possono essere trasmesse all'indirizzo e-mail This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it eventualmente accompagnata da immagini, file .wav di registrazione dell’anomalia riscontrata o altra documentazione ritenuta esplicativa e interessante. Ai fini delle anomalie possibili si può ragionevolmente ritenere che possano essere rumori insoliti nel campo soprattutto delle onde ELF-HF (da 0 a 30 MHz) ma anche forti riduzioni dei segnale di emittenti lontane. Le segnalazioni saranno raccolte in un data base e, quelle ritenute significative, saranno pubblicate on-line sul sito della FESN e dell’ARI all’interno delle pagine dedicate al progetto SDT – Segnali dalla Terra con la sola esclusione dei dati relativi ai contatti (e-mail – tel).

 

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

Per concludere si può precisare che l'obiettivo principale del progetto SDT, oltre a quello didattico, è quello della ricerca di segnali che possano essere correlati a eventi sismici, verificare se questi segnali siano ricevibili anche con apparecchiature di tipo amatoriale, quale sia la distanza massima dall'epicentro possibile per la ricezione, e quanto tempo prima dell'evento si manifestino questi segnali.

Va altresì precisato che non è possibile, al momento attuale, ipotizzare un uso di detti segnali che non sia semplicemente quello dello studio degli stessi in quanto, tali segnali, sono già stati oggetto di innumerevoli studi da parte di molti ricercatori, i quali però non sono ancora riusciti a interpretarli oggettivamente per scopi utili all'elaborazione di una metodologia di previsione.

Tuttavia l'utilizzo di una rete di monitoraggio sembra essere il metodo più efficace per affrontare questo tipo di studi e di fenomeni, e la possibilità di realizzazione e gestione di una rete di questo tipo da parte di un'associazione dotata di molte sedi diffuse sul territorio nazionale, che quindi può limitare al minimo i costi    può rivelarsi un utilissimo supporto alla scienza ufficiale.

L'ulteriore obiettivo di questo progetto è diverso e di carattere più sociale. Si tratta infatti di dimostrare che mete anche ambiziose si possono raggiungere solo con la collaborazione di più enti, sia amatoriali che non; che la raccolta di idee, esperienze e conoscenze, se correttamente gestite, possono costituire un patrimonio notevole da non sottovalutare, anzi da promuovere, se desideriamo far crescere le associazioni cui apparteniamo, noi che stiamo collaborando a questo insolito progetto che unisce radioamatori e appassionati di geofisica e che potrebbe essere il primo di una serie di progetti di diversa natura e scopo, ma basati sugli stessi importanti principi. 

 

DOCUMENTI SCARICABILI

1. Progetto per la realizzazione di uno studio sui precursori sismici dell'Italia settentrionale

2. Comunicazione di concessione di patrocinio del Comune di Pozzuolo del Friuli

3. Verbale Assemblea Generale ARI comprendente l'approvazione del progetto

4. Locandina del 38° meeting Alpe Adria tenutosi a Udine nel novembre 2009

5. Relazione di presentazione del progetto

6. Locandina Workshop di Casale Monferrato del 12 dicembre 2009

7. Estratto Radio Rivista di gennaio 2010 comprendente l'articolo di presentazione del progetto

8. Indicazioni circa le metodologie più appropriate per la diffusione di notizie relative al progetto

9. Descrizione sintetica del progetto

10. Compendio ragionato di articoli e informazioni tecniche e scientifiche

11. Modalità di costruzione dell'hardware

12. Manuale configurazione e utilizzo Spectrum Lab

13. Manuale configurazione e utilizzo Print Screen

14. Relazione del dott. A. Nardi (INGV) Precursori sismici e fenomeni elettromagnetici

15. Nota di concessione patrocinio tecnico da parte di ARI

16. Scheda segnalazione anomalie elettromagnetiche

17. Scheda segnalazione anomalie geofisiche

Nota bene: Ulteriore documentazione sarà pubblicata non appena possibile. La documentazione relativa al programma Predictor è scaricabile dal sito www.precursori.org

Links utili:

www.ari.it - Associazione Radioamatori Italiani

www.precursori.org - Sito web di Ezio Perro IW1FCD contenente documentazione relativa al software Predictor e dal quale sono accessibili i dati in tempo reale di alcune stazioni SDT o comunque dotate di ricevitore e software Predictor.

http://82.213.74.40:84/ - Stazione di monitoraggio dello spettro elettromagnetico Gaia 3 – Monte del Giogo (Comano) facente parte della rete di cui il dott. A. Nardi è referente.

http://www.earthquakeprediction.gr/ - Sito web del dott. Thanassoulas Constantine che tratta dei fenomeni elettrici rilevabili con dipoli di terra.

 
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Links
I.E.S.N.
Rete Sismica Sperimentale Italiana
Protezione Civile
Portale della protezione civile della regione Friuli Venezia Giulia
Regione
Riferimento della regione autonoma del Friuli Venezia Giuglia.
A.R.I.
Associazione di radioamatori italiani.
C.R.S.
Centro Ricerche Sismologiche di Udine.
O.G.S.
Osservatorio Geofisico Sperimentale - Sede di Trieste
Comune di Pozzuolo
Sito del Comune di Pozzuolo del Friuli
Osservatorio Sismico Apuano
Osservatorio per la ricerca e lo studio del fenomeno sismico.
Meteo Basaldella
Sito della stazione meteorologica amatoriale di Basaldella