Metodi

Al nucleo del progetto MARE, l’analisi dei dati sismici è condotta con un approccio innovativo per comprendere l’energia del mare. Invece di basarsi esclusivamente su strumenti tradizionali come boe ondametriche o radar, sfruttiamo le vibrazioni che le onde oceaniche generano nella Terra stessa. Questi piccoli movimenti del suolo, spesso impercettibili all’uomo, contengono una grande quantità di informazioni sullo stato del mare.

Il nostro metodo inizia con la raccolta continua dei dati da una rete di stazioni sismiche strategicamente posizionate lungo la costa e sulle isole. Ogni stazione registra le vibrazioni del suolo su un ampio intervallo di frequenze, catturando segnali sia delle onde locali sia delle tempeste lontane. Questo monitoraggio continuo fornisce un quadro ininterrotto del “ritmo” dell’oceano, giorno e notte, in condizioni di calma o di mare agitato. Analizzando la distribuzione dell’energia alle diverse frequenze, attraverso metodi come la Densità Spettrale di Potenza (PSD), è possibile isolare la componente del segnale generata dalle onde, filtrando il rumore sismico non correlato e concentrandosi sui pattern che descrivono la dinamica marina.

Figura 1. Evidenze dello stato del mare nei dati sismici. a) Altezza significativa d’onda (SWH) osservata alla boa oceanografica di Mazara del Vallo (MdV), insieme alla serie temporale di SWH derivata da un modello meteorologico nello stesso punto. b) PSD della componente verticale in funzione del tempo (spettrogramma) per la stazione CAVT nell’intervallo di frequenza 0.05–1 Hz.

Il passo successivo consiste nella stima dei parametri delle onde a partire dai dati sismici. Utilizzando i segnali elaborati, possiamo ricavare variabili fondamentali dello stato del mare, come l’altezza significativa d’onda (SWH), il periodo ondoso e l’energia trasportata dalle onde. Queste stime costituiscono la base per comprendere quanta energia il mare contiene in un determinato luogo e momento.

Infine, integriamo queste informazioni con modellistica avanzata e intelligenza artificiale. Combinando i dati derivati dalla sismologia con modelli ondosi ad alta risoluzione, i nostri algoritmi di deep learning producono mappe dettagliate dello stato del mare e del potenziale energetico. Queste mappe, oltre a fornire un monitoraggio in tempo reale, consentono anche attività previsionali, rappresentando uno strumento fondamentale per la pianificazione dello sfruttamento sostenibile dell’energia e per il supporto alla sicurezza marittima.

Figura 2. Schema concettuale dell’approccio MARE: le registrazioni sismiche continue provenienti da stazioni costiere e insulari vengono elaborate mediante tecniche di deep learning per estrarre pattern legati alla dinamica delle onde oceaniche, consentendo la ricostruzione di mappe ad alta risoluzione dell’altezza significativa d’onda nella regione siciliana.