Conoscenza e comprensione

L’insegnamento si propone di fornire conoscenze teoriche e applicative sui principali metodi geofisici utilizzati per la caratterizzazione ambientale del sottosuolo e per il monitoraggio dei processi geologici attivi. Lo studente acquisirà conoscenze sui principi fisici delle metodologie elettriche, elettromagnetiche, magnetiche e sismiche, sui criteri di progettazione delle indagini geofisiche, sulle procedure di acquisizione e controllo qualità dei dati e sui principi di interpretazione finalizzati alla ricostruzione 2D e 3D del sottosuolo. Saranno inoltre approfonditi i processi di contaminazione ambientale, i meccanismi di trasporto degli inquinanti, l’analisi del rischio e il ruolo delle tecniche geofisiche nella caratterizzazione e nel monitoraggio dei siti contaminati, nel quadro della normativa vigente.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine del corso lo studente sarà in grado di progettare campagne di indagine geofisica in funzione degli obiettivi conoscitivi e delle caratteristiche geologico-ambientali del sito di studio, selezionando le metodologie più appropriate. Sarà inoltre in grado di acquisire, elaborare e interpretare dati geofisici mediante software specialistici e strumenti digitali, integrando informazioni provenienti da differenti metodologie per la caratterizzazione del sottosuolo, l’individuazione di anomalie ambientali, la ricostruzione di modelli interpretativi e la valutazione di problematiche geologiche e ambientali.

Autonomia di giudizio

Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente qualità, limiti e affidabilità dei dati acquisiti, selezionando le metodologie geofisiche più adeguate ai diversi contesti applicativi. Tali competenze saranno sviluppate attraverso attività di terreno, esercitazioni pratiche individuali e di gruppo, elaborazione e interpretazione di dati reali e discussione di casi studio relativi alla caratterizzazione ambientale e alla valutazione della pericolosità naturale.

Abilità comunicative

Lo studente acquisirà il linguaggio tecnico-scientifico della geofisica ambientale e la capacità di redigere documentazione tecnica specialistica, con particolare riferimento alla produzione di cartografia tematica e mappe interpretative, e sarà in grado di comunicare in modo chiaro risultati, metodologie e interpretazioni geofisiche a interlocutori specialisti e non specialisti. Tale competenza è sviluppata in modo integrato attraverso la creazione di elaborati grafici digitali, la discussione critica dei risultati emersi dalle esercitazioni pratiche e le attività collaborative svolte durante le campagne di acquisizione di terreno. Il percorso formativo prevede inoltre la preparazione di una presentazione orale su una tematica applicativa affrontata durante il corso, finalizzata ad affinare l'efficacia espositiva e l'uso corretto del lessico specialistico.

Capacità di apprendimento

Lo studente sarà in grado di approfondire autonomamente tematiche avanzate della geofisica ambientale attraverso la consultazione della letteratura scientifica, della documentazione tecnica, delle banche dati e dei riferimenti normativi di settore. Sarà inoltre in grado di acquisire e integrare nuove conoscenze e metodologie operative necessarie per affrontare problematiche geologiche e ambientali in contesti professionali e di ricerca.

L'insegnamento prevede 42 ore (6 CFU) di Didattica Erogativa (DE) dedicate all'acquisizione dei fondamenti teorici della geofisica ambientale e delle principali metodologie geofisiche applicate alla caratterizzazione del sottosuolo e al monitoraggio ambientale.

Sono inoltre previste 36 ore (3 CFU) di attività di terreno e laboratorio configurabili come Didattica Interattiva (DI), dedicate alla progettazione delle indagini, all'acquisizione dei dati, all'utilizzo della strumentazione geofisica, all'elaborazione numerica e all'interpretazione dei risultati mediante software specialistici.

Le attività saranno svolte sia individualmente sia in piccoli gruppi, favorendo lo sviluppo dell'autonomia di giudizio, delle capacità di lavoro in team, attraverso la gestione condivisa della strumentazione e l'analisi critica dei dati acquisiti, e delle abilità comunicative, attraverso la discussione critica dei risultati ottenuti e la presentazione orale di casi applicativi.

L'insegnamento include inoltre esercitazioni digitali finalizzate allo sviluppo di competenze nell'utilizzo di Excel, RES2DINV, ResIPy, SGDataPMG e software proprietari delle strumentazioni geofisiche.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Il corso richiede che lo studente possieda:

• conoscenze di base di matematica utili alla comprensione dei modelli fisici e delle procedure di elaborazione dei dati;
• conoscenze fondamentali di fisica, con particolare riferimento ai fenomeni elettrici, elettromagnetici, elastici e alle proprietà dei materiali;
• conoscenze di base di geologia e geomorfologia necessarie per l'interpretazione dei dati geofisici in differenti contesti ambientali;
• conoscenze elementari di informatica e utilizzo di strumenti digitali per la gestione e l'analisi dei dati.

È inoltre utile possedere conoscenze preliminari di geofisica applicata e delle principali metodologie di acquisizione e interpretazione dei dati geofisici.

All'inizio del corso saranno svolte attività di riallineamento e richiamo dei concetti fondamentali ritenuti necessari per affrontare gli argomenti dell'insegnamento.

La frequenza è obbligatoria in quanto vengono svolte lezioni teoriche, attività di terreno ed esercitazioni di laboratorio fondamentali per la corretta comprensione della disciplina e per l'acquisizione delle competenze pratiche previste dal corso. Particolare rilevanza assumono le attività di acquisizione, elaborazione e interpretazione dei dati geofisici, nonché le esercitazioni svolte mediante software specialistici, che costituiscono parte integrante del percorso formativo.

Modulo 0 – Richiami e riallineamento delle conoscenze di base

• Richiami di fisica applicata e delle proprietà fisiche dei materiali geologici.
• Relazione tra proprietà fisiche del sottosuolo e risposta geofisica.
• Grandezze fisiche utilizzate nelle indagini geofisiche.
• Concetti fondamentali di acquisizione, elaborazione e interpretazione dei dati geofisici.
• Richiami sui principali contesti geologici e ambientali oggetto di indagine.

Modulo 1 – Introduzione alla geofisica ambientale

• Concetti di base della geofisica applicata all’ambiente.
• Principali metodi di prospezione geofisica e loro campi di applicazione.
• Pianificazione di un’indagine geofisica in funzione delle caratteristiche del sito.
• Definizione degli obiettivi conoscitivi.
• Scelta delle metodologie geofisiche in funzione del problema geologico e ambientale.

Modulo 2 – Metodi geofisici fondamentali

• Metodi elettrici ed elettromagnetici: principi e applicazioni ambientali.
•  Metodi magnetici e sismici: principi e applicazioni.
• Integrazione delle diverse metodologie per la validazione dei risultati.

Modulo 3 – Applicazioni geofisiche in contesti ambientali specifici

• Rilevamento di cavità sotterranee.
• Studio di aree soggette a frana.
• Caratterizzazione di siti contaminati.
• Individuazione e monitoraggio di plume contaminanti.
• Indagini geofisiche per il supporto al modello geologico e geotecnico.
• Ricerca e captazione di sorgenti e pozzi.

Modulo 4 – Siti contaminati e discariche

• Proprietà dei contaminanti e meccanismi di trasporto.
• Tecniche d’indagine non invasive per la caratterizzazione dei siti contaminati.
• Definizione di modello concettuale e analisi del rischio.
• Normativa vigente per la caratterizzazione, la bonifica e il monitoraggio dei siti contaminati.
• Indagini geofisiche e metodologie applicative per l’individuazione, la stima e il monitoraggio delle sorgenti di contaminazione.
• Tipologie di discarica e gestione dei siti.

Modulo 5 – Laboratori ed esercitazioni pratiche

• Utilizzo di strumentazione per l’acquisizione di dati geofisici mediante differenti tecniche di indagine sul campo.
• Pianificazione di campagne di acquisizione geofisica.
• Controllo qualità dei dati acquisiti.
• Organizzazione e gestione dei dati raccolti.
• Elaborazione e interpretazione dei dati geofisici.
• Utilizzo di software specialistici per l’analisi e la rappresentazione dei dati acquisiti.
• Attività individuali e di gruppo finalizzate alla discussione e all’interpretazione dei risultati ottenuti.

Competenze digitali sviluppate durante il corso

• Utilizzo di Excel per l'organizzazione, l'analisi preliminare e la rappresentazione grafica dei dati geofisici.
• Utilizzo di RES2DINV e ResIPy per l'elaborazione, l'inversione e l'interpretazione di dati geoelettrici.
• Utilizzo di SGDataPMG e dei software proprietari delle strumentazioni geofisiche per l'acquisizione, la visualizzazione, il controllo qualità e la gestione dei dati magnetometrici e geofisici.
• Produzione di elaborati grafici, sezioni interpretative e rappresentazioni dei risultati a supporto della caratterizzazione ambientale del sottosuolo.
• Organizzazione, gestione e archiviazione dei dati acquisiti durante le attività di terreno e laboratorio mediante strumenti digitali dedicati.

Coco G, Corrao M (2009) Geofisica applicata. Flaccovio Editors: Palermo, Italy

Telford W. M., Gelsdart L.P., Sheriff R.E., Keys D.A. - “Applied Geophysics” - Cambridge University Press, 1976.

Reynolds J.M. (2011): An introduction to Applied and Environmental Geophysics. J. Wiley & Sons, Chichester, 796 pp. 

Dispense

L'apprendimento viene verificato attraverso una prova orale.

Nell'ambito della prova orale lo studente dovrà presentare un argomento, relativo a una o più applicazioni dei metodi geofisici in ambito ambientale. La presentazione dovrà evidenziare la capacità di analizzare criticamente il problema affrontato, selezionare le metodologie più appropriate, interpretare i risultati ottenuti e comunicarli utilizzando un linguaggio tecnico-scientifico adeguato.

Successivamente, il colloquio proseguirà con domande riguardanti gli argomenti trattati durante il corso, finalizzate ad accertare:

• la conoscenza dei principi teorici delle metodologie geofisiche;
• la capacità di progettare campagne di acquisizione in funzione del contesto geologico e ambientale;
• la capacità di elaborare e interpretare dati geofisici;
• la capacità di integrare differenti metodologie geofisiche per la caratterizzazione del sottosuolo;
• la comprensione delle problematiche legate alla caratterizzazione e al monitoraggio dei siti contaminati;
• l'autonomia di giudizio nell'analisi di casi applicativi.

La valutazione finale terrà conto della correttezza e completezza delle conoscenze acquisite, della capacità di applicazione delle metodologie geofisiche, della qualità dell'analisi critica, della capacità di collegamento tra i diversi argomenti del corso e dell'uso appropriato del linguaggio tecnico-scientifico.

Per l'attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti criteri:

• 18-21: conoscenza essenziale degli argomenti trattati e capacità applicative di base;
• 22-25: discreta conoscenza degli argomenti e adeguata capacità di interpretazione dei dati e delle problematiche ambientali;
• 26-28: buona conoscenza degli argomenti, capacità di analisi critica e di applicazione autonoma delle metodologie geofisiche;
• 29-30 e lode: conoscenza approfondita e completa degli argomenti, elevata capacità di integrazione tra aspetti teorici e applicativi, autonomia di giudizio e ottime capacità comunicative.

La verifica dell'apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere. A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono richiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l'integrazione Attiva e Partecipata —  Servizi per la Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti)

Di seguito si elencano, a titolo di esempio e in maniera non esaustiva, alcuni esempi di domande che vengono formulate nel corso del colloquio orale.

1. Modello concettuale
2. Indagine geoelettrica per il rinvenimento del percolato
3. Tecniche geofisiche per l'individuazione di cavità sotterranee
4. Descrizione e interpretazione di una tomografia sismica
5. Pianificazione di un'indagine ERT per la delimitazione di un plume di contaminazione.
6. Interpretazione di un modello tomografico ottenuto tramite inversione con software ResIPy
7.  Metodi elettromagnetici in ambito ambientale.