Il monitoraggio sismico dei ghiacciai è essenziale per migliorare la nostra comprensione del loro sviluppo e per prevedere i rischi. Il professor Fabian Walter del FNS ha ideato un nuovo strumento di monitoraggio sotto forma di fibre ottiche. Le fibre sono in grado di monitorare interi ghiacciai.

I ghiacciai sono in continuo movimento e quindi necessitano di monitoraggio. Le immagini satellitari danno indizi sul loro sviluppo. Ascoltando i ghiacciai dall'interno, la sismologia consente agli scienziati di comprendere i loro movimenti con maggiore precisione. Però, perché i sismometri sono difficili da installare nelle aree glaciali, la copertura del monitoraggio sismico dei ghiacciai è irregolare. In un recente studio, Fabiano Walter, Professore FNS all'ETH di Zurigo, dimostrato che è possibile monitorare i ghiacciai anche utilizzando fibre ottiche. Non solo le fibre sono più facili da installare rispetto ai sismometri, offrono anche più punti di misurazione. Rappresentano quindi un modo per estendere la copertura del monitoraggio sismico in aree di difficile accesso.

Un punto di misura ogni due metri

Lo studio, i cui risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura , avvenuta a quota 2, 500 metri sul ghiacciaio del Rodano nell'estremo nord-est del Canton Vallese. Per cinque giorni nel mese di marzo 2019, due squadre guidate da Fabian Walter e Andreas Fichtner, specialista in sismologia e fisica delle onde presso l'ETH di Zurigo, micro-terremoti registrati utilizzando un cavo in fibra ottica di 1 chilometro installato a pochi centimetri all'interno del manto nevoso sulla superficie del ghiacciaio. Il rilevamento acustico distribuito è stato utilizzato per registrare i disturbi nel segnale ottico, il risultato di eventi sismici all'interno del ghiacciaio, a intervalli regolari di diversi metri lungo il cavo. Le registrazioni sono state convertite in sismogrammi.

Nel suo studio, Fabian Walter riferisce che avere un numero molto maggiore di sensori nella stessa area di monitoraggio - 500 punti di misurazione hanno agito come sensori lungo il cavo di 1 chilometro - significava che i dati ottenuti contenevano più informazioni di quelli dei sismometri, in particolare per quanto riguarda la localizzazione di frane e sismi. Inoltre, il cavo ha fornito una migliore comprensione dei movimenti a scatti stick-slip con cui si muove il ghiacciaio. Sono stati identificati nuovi tipi di onde sismiche, qualcosa che prima non era stato possibile con i sismometri. Movimenti a scatti di questo tipo erano già noti nelle calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartico, ma questa era la prima volta che la loro esistenza veniva rigorosamente verificata nelle Alpi.

Cosa sta succedendo dentro il ghiaccio

Le fibre ottiche sono già utilizzate per monitorare i terremoti in determinati ambienti; ma lo specialista dei terremoti Fabian Walter è uno dei primi scienziati a lavorare con questa tecnologia sui ghiacciai. "Ci sono altri team che stanno già lavorando sull'argomento, in Alaska, ad esempio, poiché la tecnologia in fibra ottica offre vantaggi in questo tipo di ambiente difficile, " spiega il ricercatore, che ha condotto il suo studio in collaborazione con il Servizio sismico svizzero presso l'ETH di Zurigo. "Mentre spesso occorrono diverse ore per installare una stazione sismologica in grado di coprire solo una piccola parte di un ghiacciaio, tutto quello che dobbiamo fare ora è stendere il cavo e abbiamo centinaia di sensori. In teoria, la tecnologia ci consente di coprire e monitorare interi ghiacciai".

Misurando le velocità sismiche, il cavo in fibra ottica fornisce anche informazioni aggiuntive, come dettagli sulla composizione del ghiaccio. Consente inoltre agli scienziati di misurare i tassi di deformazione del ghiaccio e comprendere il processo attraverso il quale si formano i crepacci.

Altre applicazioni restano da testare al di fuori delle zone glaciali. Le fibre ottiche sono già disponibili accanto a strade e ferrovie, e vicino a determinate installazioni di infrastrutture. Fibra scura, in altre parole, le fibre ottiche installate ma non operative potrebbero essere utilizzate per monitorare eventi sismici e prevenire danni.