PO FESR Sicilia SECESTA VIASAFE: Application of the monitoring network for ash fallout from the Etna volcano to mobility management in the Etnean territory

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DESCRIPTION: The SECESTA-VIASAFE project aims to the optimiation and valildation of a sensors network for monitoring of the ash fallout phenomenon on the Etna volcano, addressing both urban and sub-urban areas, and to the development of new services for both the flight and road mobility in the metropolitan area of Catania, Italy.

PROJECT OBJETIVES

Optimization and extension of the monitoring system developed during the SECESTA project.
Optimization of algorithms for the estimation of main characteristics of the volcanic ash.
Development of algorithms for the prediction of volcanic ash fallout, based on meteorological models of particles dispersal validated in real-time by acquired data.
SIT development for the estimation of quantities aimed at the assessment of volume and type of the deposited volcanic material.
Installation and experimental validation of the updated sensors node network, in the southern side of the volcano, mainly aimed to support airport operation.
Development of an electronic signal system to dynamically show speed limit for vehicles in A18 highway, on the basis of the deposited ash during on-going volcanic activity in the areas of interest.
Development of a mobile phone App to disseminate information on ash fallout and the usability of ordinary roads system to users and relevant authorities.

RESULTS

Vision-based prototypes for monitoring of the volcanic ash fallout phenomenon have been realized.
Engineered vision-based systems for monitoring of the volcanic ash fallout phenomenon have been realized.
Algorithms for the estimation of main characteristics of the volcanic ash have been implemented.
Algorithms for the prediction of the volcanic ash fallout, based on meteorological models of particles dispersal validated in real-time by acquired data have been developed.
A SIT for the estimation of quantities aimed at the assessment of volume and type of the deposited volcanic material has been developed.
A sensor-node network, mainly aimed to support the airport operation and the safety of people driving on the highway, has been realized in the southern side of the volcano.
A system has been developed which elaborates data provided by models predicting volcanic ash fallout phenomenon on the A18 and RA15 highway to generate alert messages. Codified messages are automatically conveyed to informative systems handled by traffic authorities, for data elaboration and visualization of warning messages by screens available through the highway.
A mobile phone App, aimed to communicate information related to the ash fallout phenomenon and usability of ordinary roads system to users and relevant authorities, has been developed.
A protocol for recycling volcanic ash, after its removal from roads in the metropolitan town of Catania, has been developed with the support of an external company with expertise in the special waste treatment. This should simplify the temporary storage and significantly reduce costs for the disposal of volcanic ash to be faced by public entities in charge of managing road mobility.

FUNDING: The SECESTA VIASAFE project (n. 08CT6202000208 – CUP G69J18001010007) was funded thanks to the European Regional Development Fund (ERDF) 2014/2020 Sicily, under Axis 1 – Specific Objective 1.1 – Action 1.1.5. “. Eligible expenditure amount INGV Osservatorio Etneo: 350,000.00 euro. Contribution amount INGV Osservatorio Etneo: 350,000.00 euro.

WEBSITE: https://secesta.eu/

PO-FESR Sicilia SECESTA VIASAFE Applicazione della rete di monitoraggio della ricaduta di cenere vulcanica dell'Etna alla gestione della mobilità nel territorio etneo

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DESCRIZIONE: Il progetto SECESTA-VIA SAFE mira all’ottimizzazione e alla validazione di una rete di sensori per il monitoraggio del fenomeno di ricaduta delle ceneri vulcaniche dell'Etna, in ambito urbano e suburbano, e allo sviluppo di nuovi servizi per la mobilità aerotrasportata e di superficie nell'area metropolitana di Catania.

OBIETTIVI DEL PROGETTO:

Ottimizzazione e ampliamento del sistema di monitoraggio sviluppato durante il progetto
Ottimizzazione degli algoritmi per la stima delle principali grandezze caratteristiche della cenere vulcanica.
Sviluppo di algoritmi predittivi per la stima della ricaduta delle ceneri basati su modelli meteorologici di dispersione delle particelle, validati in tempo reale dai dati acquisiti.
Sviluppo di GIS per l'estrazione delle grandezze utili al calcolo del volume e della tipologia del materiale vulcanico depositatosi.
Installazione e validazione sperimentale della rete distribuita di nodi sensoriali esistenti, dopo un opportuno adeguamento, nella parte meridionale del vulcano primariamente finalizzata all'operatività dell'aeroporto.
Sviluppo sperimentale di un sistema di cartellonistica elettronica per la riduzione dinamica della velocità massima dei veicoli circolanti sull'autostrada A18 in funzione della cenere che sta cadendo durante i fenomeni vulcanici nei tratti interessati dal fenomeno.
Sviluppo di una App per smartphone per diffondere agli utenti e alle autorità preposte le informazioni sulla ricaduta di cenere e la fruibilità della viabilità ordinaria.

RISULTATI:

Sono stati realizzati diversi prototipi per il monitoraggio del fenomeno di ricaduta di ceneri vulcaniche, basati sull’impiego di sensori di visione.
Sono stati realizzati i nodi ingegnerizzati per il monitoraggio del fenomeno di ricaduta di ceneri vulcaniche, basati sul modello sviluppato per i suddetti prototipi.
Sono stati sviluppati ed ottimizzati algoritmi per la stima delle principali grandezze caratteristiche della cenere vulcanica.
Sono stati sviluppati algoritmi predittivi per la stima della ricaduta delle ceneri basati su modelli di dispersione e modelli meteorologici e validati in tempo reale dai dati acquisiti.
È stato sviluppato un GIS per l'estrazione delle grandezze utili al calcolo del volume e della tipologia del materiale vulcanico depositatosi.
È stata realizzata l’installazione e la validazione sperimentale di una rete distribuita di nodi sensoriali nella parte meridionale del vulcano primariamente finalizzata all'operatività dell'aeroporto e alla sicurezza dei viaggiatori che percorrono le tratte autostradali.
È stato sviluppato un sistema che elabora per ogni fenomeno eruttivo i dati del modello previsionale della ricaduta della cenere lungo il tracciato dell'autostrada A18 e del Raccordo Autostradale 15 (noto come tangenziale di Catania) per generare messaggi di allerta. Sono stati codificati i messaggi che in automatico vengono inviati ai sistemi informativi degli enti gestori, per l’elaborazione delle informazioni e la visualizzazione di segnalazioni di avviso agli automobilisti sui pannelli a messaggio variabile presenti lungo il tracciato autostradale.
È stata sviluppata un'App per smartphone, per la diffusione agli utenti e alle autorità preposte le informazioni sulla ricaduta di cenere e la fruibilità della viabilità ordinaria.
È stato sviluppato con l’ausilio di una ditta esterna specializzata nel trattamento dei rifiuti speciali un protocollo per il riciclo delle ceneri, dopo la loro rimozione dalle strade della Città Metropolitana di Catania, che facilità lo stoccaggio temporaneo e ridurrebbe significativamente i costi dello smaltimento delle ceneri a carico delle amministrazioni e degli enti pubblici deputati alla gestione della rete viaria.

FINANZIAMENTO: Il progetto SECESTA VIASAFE (n. 08CT6202000208 – CUP G69J18001010007) è stato finanziato grazie al Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR) 2014/2020 Sicilia, nell’ambito dell’Asse 1 – Obiettivo Specifico 1.1 – Azione 1.1.5. “. Importo spesa ammissibile INGV Osservatorio Etneo: 350.000,00 euro. Importo contributo INGV Osservatorio Etneo: 350.000,00 euro.

SITO WEB: https://secesta.eu/

EUROVOLC: Bringing the European volcanological community closer together

The European Network of Observatories and Research Infrastructures for Volcanology (EUROVOLC) is a H2020 Research and Innovation Project of the European Commission. It will construct an integrated and harmonized European volcanological community able to fully support, exploit and build-upon existing and emerging national and pan-European research infrastructures, including e-Infrastructures of the European Supersite volcanoes. The harmonization includes linking scientists and stakeholders and connecting still isolated volcanological infrastructures located at in situ volcano observatories (VO) and volcanological research institutions (VRIs).

For this purpose, EUROVOLC will carry out Networking and Joint Research activities, and offer Trans-national and Virtual Access to the main European Volcano Observatories and Volcano Research Infrastructures. These activities will address four broad transversal Themes – ‘Community building, Volcano-Atmosphere interaction, Sub-surface progress, and Volcanic crisis preparedness and risk management’ of particular interest to the overall Earth Science community.

Eurovolc02 INGV is a full partner of the EUROVOLC project. Our team (about 50 people) contributes to this project through the participation in 16 Work Packages. More specifically, INGV leads six WPs and sixty Tasks. Our participation is on all project’s Themes (Community Building, Volcano-atmosphere interaction, Sub-surface processes, and Volcanic crisis preparedness and risk management). Furthermore, INGV contribute to the project management by coordinating all the Transnational and Virtual Accesses activities (12 WPs and 10 partners).

The EUROVOLC consortium includes volcano observatories in Europe responsible for surveillance of volcanoes and for providing advice on their activity in Italy, Iceland, Portugal (the Azores), Greece (volcanic islands) and France (overseas territories), as well as additional partners responsible for providing advice to authorities on volcanic risk and hazard. This consortium of VOs comprises all volcano observatories in Europe (see Figure below).

Detailed information on the EUROVOLC project and its latest developments, including Calls for applications for Trans-national and Virtual Access, can be monitored closely on the EUROVOLC website: https://eurovolc.eu. The EUROVOLC project can also be followed on social media through the dedicated #eurovolc and @eurovolc usernames on Twitter, Instagram, and Facebook.

Eurovolc03

Geographical distribution of European volcanoes (red circles): on the European continents, plus Canary islands (left) and in overseas countries (right)

Progetto di Ricerca Smart Concrete

L’obiettivo del Progetto di Ricerca PON Smart Concrete è la messa a punto di un sistema sensoristico di misura dello stato tensionale nelle strutture in calcestruzzo per comprenderne lo “stato di salute”. L’idea innovativa del progetto è quella di coniugare la microelettronica con le macrostrutture meccaniche. L’INGV ha avuto il ruolo di calibrare e validare il sistema attraverso l’analisi dei dati registrati attraverso l’utilizzo di strumenti convenzionali ad alta precisione.L’obiettivo del Progetto di Ricerca Smart Concrete è la messa a punto di un sistema sensoristico di misura dello stato tensionale nelle strutture in calcestruzzo per comprenderne lo “stato di salute”. L’idea innovativa del progetto è quella di coniugare la microelettronica con le macrostrutture meccaniche. L’INGV ha avuto il ruolo di calibrare e validare il sistema attraverso l’analisi dei dati registrati attraverso l’utilizzo di strumenti convenzionali ad alta precisione.La sperimentazione progettuale è stata effettuata sfruttando un test di sollevamento strutturale attraverso martinetti idraulici che ha interessato un settore dell’Ospedale San Marco di Catania.Il sistema di monitoraggio è stato installato su uno dei pilastri comprendendo 4 clinometri digitali, 6 strain-gauges mono-assiali ed un sistema di acquisizione con 2 datalogger interfacciati con la strumentazione. Le variazioni di strain e di inclinazione del pilastro indotte dal sollevamento e abbassamento della struttura sono state registrate in maniera chiara da tutti i sensori.

Programma di ricerca ATHOS

I modelli fisico-matematici dei fenomeni eruttivi sviluppati dal TecnoLab per la quantificazione della pericolosità vulcanica hanno richiamato un crescente e diffuso interesse. Per esempio, alcuni prodotti sviluppati nel progetto V3-LAVA, come il sistema di monitoraggio termico da satellite (HOTSAT) e il simulatore delle colate di lava (MAGFLOW), sono diventati strumenti di riferimento della protezione civile per produrre scenari di previsione in caso di eruzioni effusive. Questo successo ha favorito all’inizio del 2012 la nascita del programma di ricerca ATHOS (Advanced Tools and metHods for cOmputational fluid dynamicS) che ha l’obiettivo di sviluppare un motore particellare per simulare l’azione dei fluidi basati sul metodo SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) e implementati su architettura GPU (Graphics Processing Units).

ATHOS è un programma di collaborazione internazionale guidato dal TecnoLab, che vede coinvolti numerosi partner: Électricité de France (EDF), Johns Hopkins University (JHU), Association pour le Développement et le Fonctionnement des Activités Contractuelles (ADFAC), Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM), Consorzio Catania Ricerche (CCR), Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) e North Caroline University (NCU).