Ventotene Field Laboratory

Descrizione

Il Ventotene Field Laboratory è situato sull’isola di Ventotene, presso il promontorio di Punta Eolo ed in prossimità del sito archeologico di epoca Imperiale Romana della Villa di Giulia (I secolo a.C.). Questo particolare contesto, dove inoltre resti di grande interesse archeologico si inseriscono in un ambiente marino dinamico, rende il laboratorio un punto di riferimento a livello internazionale per lo studio dei processi evolutivi in coste rocciose.

Il Ventotene Field Laboratory ha come obiettivo primario lo studio dei processi preparatori ed innescanti di fenomeni di frana — quali crolli o ribaltamenti di blocchi rocciosi — in contesti costieri marini. In questi contesti la continua azione esercitata dai fattori atmosferici e marini è causa di una rapida dinamica evolutativa che tende a manifestarsi attraverso il susseguirsi di continue instabilità dei sistemi naturali.

Il cuore della ricerca è rappresentato dal monitoraggio multiparametrico e multisensoristico delle condizioni atmosferiche, marine e di deformazione del sistema naturale, al fine di comprendere come fattori quali la temperatura dell’aria e della roccia, le precipitazioni e, in particolare, l’azione del moto ondoso, influenzino nel tempo l’evoluzione di settori instabili della falesia.

Il sistema di monitoraggio è focalizzato su un blocco di roccia predisposto a fenomeni di ribaltamento. Tale predisposizione è dovuta alla presenza di tre discontinuità subverticali situate nella zona di monte. L’analisi delle interazioni tra fattori preparatori ed innescanti risulta centrale per comprendere i meccanismi che potrebbero portare all’instabilità del blocco roccioso.

L'aspetto maggiormente innovativo del Ventotene Field Laboratory è il monitoraggio continuo della forzante marina, che comprende la misura di parametri come altezza e periodo delle onde, velocità delle correnti e pressione esercitata sulla parete rocciosa durante ogni impatto. Il monitoraggio di questi parametri permette di caratterizzare la dinamica delle onde marine sotto costa e di comprendere meglio il loro impatto sulla stabilità di falesie costiere.

L’infrastruttura di monitoraggio è costituita da una rete di sensori multisensoristici e multiparametrici, alimentati da pannelli solari per garantire l’autosufficienza energetica dell’intero sistema. I dati raccolti vengono trasmessi in tempo reale ad un Cloud IaaS (Infrastructure as a Service) di proprietà del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Roma “Sapienza”. Grazie a questo approccio, i ricercatori hanno la possibilità di gestire l’analisi da remoto, ottimizzando l’elaborazione dei dati, la calibrazione dei sensori e la valutazione in tempo quasi reale delle condizioni del blocco monitorato.

 

********************************

 

The Ventotene Field Laboratory is located on Ventotene Island, at the Punta Eolo promontory, near the Imperial Roman archaeological site of Villa di Giulia (1st century BC). This unique setting, where remains of significant archaeological interest coexist with a dynamic marine environment, makes the laboratory an international reference point for the study of evolutionary processes in rocky coastal areas.

The primary objective of the Ventotene Field Laboratory is to investigate the preparatory and triggering factors leading to landslide phenomena—such as rock falls and rocktopples—along rocky coastlines. In these settings, the continuous action of atmospheric and marine factors promotes rapid evolutionary dynamics, frequently occurring through successive episodes of instability in natural systems.

This research’s core is represented by the multiparametric and multisensor monitoring of atmospheric conditions, marine factors, and deformation of the outcropping rock mass. This approach aims to understand how factors such as air and rock temperature, rainfalls, and, in particular, sea waves can influence the long-term evolution of unstable cliff sectors.

The monitoring system is focused on a rock block predisposed to toppling due to the presence of three subvertical discontinuities. The combined analysis  of the role played by preparatory and triggering factors is crucial for understanding the driving mechanisms of rock instabilities.

One of the key innovative aspects of the Ventotene Field Laboratory is the continuous monitoring of sea waves, which includes measuring parameters such as wave height, period, velocity, as well as the pressure exerted by waves against the coastal cliff at each impact. These observations will allow for a detailed characterization of nearshore wave dynamics and enhance our understanding of their impact on coastal cliff stability.

The monitoring infrastructure consists of a network of multisensor and multiparametric instruments powered by solar panels, ensuring the system’s energy self-sufficiency. The data collected are transmitted in real time to a proprietary Cloud IaaS (Infrastructure as a Service) platform managed by the Department of Earth Sciences at Sapienza University of Rome. Through this approach, researchers can remotely access data for analysis, processing, instrument calibration, as well as evaluate the monitored block’s conditions in near-real-time.

 

Tipologia
Strumentale
Attività
20%
80%
0%
ERC scientific sector
PE10_20
Dipartimento o centro ospitante
Strumenti e attrezzature
Nome Descrizione Servizi Offerti Tipologia
Monitoraggio multiparametrico e multisensore - Multiparametric and multisensor monitoring system Il sistema di monitoraggio del Ventotene Field Laboratory comprende due centraline di acquisizione e gestione dei sensori che si differenziano per la frequenza di campionamento del dato. L’infrastruttura di monitoraggio può essere quindi suddivisa in un sistema statico con passo di campionamento di 10 minuti, ed un sistema dinamico con frequenza di campionamento di 150 Hz. Il sistema di monitoraggio statico, collegato e gestito da una centralina CAMPBELL SCIENTIFIC CRX1000, è composto dai seguenti sensori: • N. 1 Stazione meteorologica equipaggiata con termoigrometro, anemometro sonico e pluviometro per il monitoraggio delle condizioni atmosferico in sito; • N. 4 fessurimetri installati in corrispondenza di discontinuità aperte dell’ammasso roccioso per il monitoraggio della loro apertura e chiusura in risposta ai fattori ambientali; • N. 1 cella di carico, installata all’interno di una discontinuità aperta ed alla base del blocco di roccia monitorato, per il monitoraggio dello stato tensionale di una discontinuità soggetta all’azione combinata di forzanti atmosferiche e marine; • N. 1 tiltmetro biassiale per il monitoraggio dell’inclinazione del blocco monitorato lungo le direzioni parallela e perpendicolare alla linea di costa; • N. 1 termometro da roccia per il monitoraggio della temperatura superficiale dell’ammasso roccioso; • N. 1 sensore per il monitoraggio del contenuto d’acqua, conducibilità elettrica e temperatura della matrice rocciosa; • N. 1 sonda mareografica AWAC (Acoustic Wave and Current Profiler), installata sul fondale marino ad una profondità di 5 m e ad una distanza di 60 m dalla costa, per il monitoraggio del moto ondoso e l’analisi delle sue caratteristiche principali (altezza, periodo e velocità d’onda). Il sistema di monitoraggio dinamico, collegato e gestito da una coppia acquisitore-amplificatore HBK CX22–MX480, è composto dai seguenti sensori: • N. 3 trasduttori di pressione, installati lungo un profilo verticale sulla superficie della falesia con punti di misura a -1, 1 e 2 m sul livello del mare, per il monitoraggio continuo e ad alta frequenza della pressione esercitata dalle onde marine sulla falesia. ************************ The monitoring infrastructure of the Ventotene Field Laboratory comprises two data acquisition and sensor management systems characterized by different sampling frequencies. The monitoring infrastructure is thus divided into a static system with a 10-minute sampling interval and a dynamic system operating at 150 Hz. The static monitoring system, connected to and managed by a CAMPBELL SCIENTIFIC CRX1000 data logger, consists of the following sensors: • N. 1 weather station equipped with thermohygrometer, sonic anemometer, and rain gauge for the on-site monitoring of atmospheric conditions; • N. 4 crackmeters installed on rear discontinuities to monitor their opening and closing in response to environmental factors; • N. 1 load cell installed at the base of the monitored rock block to monitor the stress state in a discontinuity subjected to the combined action of atmospheric and marine stresses; • N. 1 biaxial tiltmeter to monitor the inclination of the monitored block; • N. 1 rock thermometer to measure surface temperatures of the rock mass; • N. 1 integrated sensor for moisture content, electrical conductivity, and temperature of the rock matrix; • N. 1 AWAC (Acoustic Wave and Current Profiler) tide gauge installed on the seafloor at a depth of 5 m and at a distance of 60 m from the coast, to measure sea wave motion and analyze key wave characteristics (height, period, and velocity). The dynamic monitoring system, connected to and managed by an HBK CX22–MX480 data acquisition-amplifier couple, comprises the following sensors: • N. 3 pressure transducers installed along a vertical profile on the cliff face, with measurement points at -1, 1, and 2 m relative to sea level. These instruments provide continuous, high-frequency measurements of the pressure exerted by sea waves on the cliff face. Attrezzature principali per la ricerca (piccole/medie/grandi attrezzature)
Galleria
Progettazione del sistema di monitoraggio in-situ comprensivo di sensori subaerei e subacquei lungo la scogliera di Punta Eolo - Design of the in-site monitoring system including subaerial and underwater sensors along the sea cliff of Punta EoloInaugurazione del Ventotene Field Lab il 22 Maggio 2025 e vista panoramica del sito sperimentale - Inauguration of the Ventotene Field Lab on 22 May 2025 and panoramic view of the siteLink to RaiNews24 - Futuro24 (documentary)

© Università degli Studi di Roma "La Sapienza" - Piazzale Aldo Moro 5, 00185 Roma