The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po

The spatio-temporal pattern of subsidence
in the Po basin monitored
by different techniques
N. Cenni12, F. Loddo3, F. Zucca4, C. Meisina4, P. Baldi2,
M.E. Belardinelli2, M. Bacchetti2, E. Mantovani5, M. Viti5,
G. Casula3, S. Stramondo6, P. Severi7, L. Pierini7, F. Bonsignore8
Dip. Fisica ed Astronomia, Università di Bologna.
(2)
Dip. di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali, Università di Bologna.
(1)
(3)
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Bologna.
(4)
Dip. di Scienze della Terra e dell'Ambiente, Università degli Studi di Pavia.
(5)
Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente, Università di Siena.
(6)
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione CNT - Roma.
(7)
Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna.
(8)
ARPA Emilia Romagna.
Network and Analysis
490 GPS permanent stations
Acknowledgments
We are very grateful to the following Institutions: ASI, ARPA
Piemonte, DICAM – UNIBO, FOGER (Fondazione dei
Geometri e Geometri Laureati dell’Emilia Romagna), EUREF,
FREDNET (OGS), LEICA-Italpos, Regione Abruzzo, Regione
Friuli Venezia Giulia, Regione Liguria, Regione
Lombardia, Regione Piemonte, Regione Umbria, Regione
Veneto, RING-INGV, Provincia Autonoma di Bolzano
(STPOS), Provincia Autonoma di Trento (TPOS), STONEX,
which have kindly made available GPS recordings.
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Network and Analysis
● Software: Gamit/Globk
● Time Interval: 01/01/2001 – 06/09/2014
● Distributed Processing Procedure:
31 cluster
● ITRF2008 reference frame using the
coordinates and velocities of 13 IGS
stations.
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Horizontal Kinematic Pattern
 Reference Frame: ITRF 2008
 Residual velocities.
 Eurasian fixed frame modelled
with Euler pole suggested to
Altamimi et al. (2012).
 426 Sites with T > 2.5 year
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Reference Frame: ITRF 2008
Eurasian fixed frame modelled with
Euler pole suggested to Altamimi et
al. (2012).
Statistical interpolated procedure
0.1° x 0.1°
426 Sites with T > 2.5 year
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS
➔ Time interval:
2001-2014
➔ Reference Frame
ITRF2008
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
SAR
➔ Time interval:
2004-2010
➔ Envisat Satellite
➔ Ascending and
Descending
➔ Different Frame
and reference
point
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS and SAR
Reference frame
GPS
Time interval
SAR
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS and SAR
Reference frame
Time interval
Code
VGPS
(mm/yr)
TGPS
(yr)
V SAR
(mm/yr)
TSAR
(yr)
D = VGPS-V SAR
(mm/yr)
Bolo
-0.7
2008-2014
0.8
2004-2010
-1.5
Bolg
-2.6
2005-2014
-1.3
2004-2010
-1.3
Blgn
-1.1
2008-2014
-5.6
2004-2010
4.5
Mo01
-2.6
2006-2014
-5.2
2004-2010
2.6
Mo02
0.4
2003-2014
-1.3
2004-2010
1.7
Mode
-3.7
2006-2014
-5.0
2004-2010
1.3
Pers
-8.6
2007-2014
-6.8
2004-2010
-1.8
Sgip
-5.8
2005-2014
-5.2
2004-2010
-0.6
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS and SAR
Reference frame
Code
VGPS
(mm/yr)
V SAR
(mm/yr)
D = VGPS-V SAR
(mm/yr)
V' SAR
(mm/yr)
D = VGPS-V' SAR
(mm/yr)
T
(yr)
Bolo
0.4
1.5
-1.1
0.4
0
2008-2010
Bolg
-3.3
-1.2
-2.1
-2.3
-1
2005-2010
Blgn
-7.8
-6.5
-1.3
-7.6
-0.2
2008-2010
Mo01
-4.2
-6.4
2.2
-7.5
3.3
2006-2010
Mo02
0.6
-1.3
1.9
-2.4
3
2004-2010
Mode
-4.2
-5.7
1.5
-6.8
2.6
2006-2010
Pers
-8.9
-7.1
-1.8
-8.2
-0.7
2007-2010
Sgip
-5.6
-5.7
0.1
-6.8
1.2
2005-2010
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS and SAR
Reference frame
Time interval
Code
VGPS
(mm/yr)
TGPS
(yr)
V SAR
(mm/yr)
TSAR
(yr)
D = VGPS-V SAR
(mm/yr)
Ctmg
-6.4
2008-2014
-12.0
2004-2010
5.6
Ferr
0.1
2007-2014
1.7
2004-2010
-1.6
Medi
-2.0
2001-2014
-0.1
2004-2010
-1.9
Mo05
0.9
2006-2014
-0.5
2004-2010
1.4
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
GPS and SAR
Reference frame
Code
VGPS
(mm/yr)
V SAR
(mm/yr)
D = VGPS-V SAR
(mm/yr)
V' SAR
(mm/yr)
D = VGPS-V' SAR
(mm/yr)
T
(yr)
Ctmg
-9.8
-6.6
-3.2
-7.7
-2.1
2008-2010
Ferr
0.2
1.3
-1.1
0.2
0
2007-2010
Medi
-1.0
-0.1
-0.9
-1.2
0.2
2004-2010
Mo05
0.9
-0.4
1.3
-1.5
2.4
2006-2010
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
Extensometers:
●
Castel Maggiore (2005)
●
Lido Adriano (2014)
●
Gorino (2014)
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
Castel Maggiore (Bo)
-2.7 mm/yr
100 m
-5.6 mm/yr
200 m
Difference (200 - 100 m): -2.9 mm/yr
T = 2.0 yr; A = 1.2 mm
Seasonal Signals:
100 m: T = 1.0 yr; A = 4.8 mm
200 m: T = 1.0 yr; A = 4.3 mm
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
Sar: -12.0 mm/yr
GPS: -6.4 mm/yr
T = 1 yr; A = 2.5 mm
-2.7 mm/yr
100 m
Castel Maggiore (Bo)
2008-2014
VGPS = -6.4 mm/yr
-0.8 mm/yr
100 m
-5.6 mm/yr
200 m
-2.2 mm/yr
200 m
?
V? = VGPS - V200 = - 0.8 mm/yr
?
V? = VGPS - V200 = -4.4 mm/yr
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
Vertical Kinematic Pattern
Po Plain
Castel Maggiore (Bo)
2012-2014
GPS: -3 mm/yr
5.5 mm/yr
100 m
-2.1 mm/yr
3.4 mm/yr
200 m
?
V? = VGPS - V200 = -6.4 mm/yr
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
➢ Monitoraggio
integrato per individuare tutte le possibili “sorgenti”
(tettoniche, climatiche, antropiche e...) responsabili del movimento di un
punto sulla crosta terrestre.
➢ Problema del sistema di riferimento quando si utilizzano/combinano misure
di diversa natura.
➢ Problema: l'eventuale differenza tra i diversi periodi di osservazione.
➢ Alcune delle “sorgenti” possono introdurre dei segnali periodici regolari e
non. L'ampiezza di questi segnali può variare nel tempo.
➢ La dimensione non trascurabile delle serie temporali di molte stazioni GPS
permanenti consente l'utilizzo e lo sviluppo di procedure di analisi che
potrebbero essere in grado di separare i segnali prodotti dalle diverse
“sorgenti”.
➢ Problema: la rete di stazioni GPS permanenti italiana non è omogenea sia in
termini di periodo di osservazione che dal punto di vista gestionale.
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques
10 Anni!!!
DSFTA – UNISI
DIFA – UNIBO
Enzo Mantovani
Dario Albarello
Marcello Viti
Daniele Babbucci
Caterina Tamburelli
Franca Falciani
Andrea Vannucchi
Paolo Baldi
Maria Elina Belardinelli
Antonello Piombo
Massimo Bacchetti
Dir. Gen. Politiche Ambientali, Energia e
Cambiamenti climatici - Settore Sismica
Regione Toscana
Servizio Geologico Sismico e dei Suoli,
Regione Emilia Romagna
Stonex Srl
The spatio-temporal pattern of subsidence in the Po basin monitored by different techniques

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