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CHE COS’È LA GEOFISICA?

Prima di rispondere a questa domanda, ci concediamo una premessa.
Fare geofisica è divertente. E negli ultimi anni, con l’evoluzione della tecnologia e dei software,è anche la cosa più semplice del mondo. Può farla chiunque, davvero!
Quali sono i passi da compiere per fare geofisica? Vediamo:

  • avere uno strumento, magari il più economico sul mercato, con le configurazioni preimpostate in base al tipo di indagine da effettuare;
  • a seconda della tecnica, avere anche qualche sensore, nel minor numero possibile;
  • premere sullo strumento il tasto “acquisisci”;
  • avere un software, preferibilmente il più semplice da usare, con tutti i settaggi preimpostati;
  • premere il tasto “elabora” per processare i dati acquisiti.
SW geofisico senza problemi: elettrica, sismica, radar, masw
Le immagini che escono dalla elaborazione sono molto carine, il più delle volte sono colorate e fanno bella figura in qualsiasi relazione. Tutto chiaro? Bene! Allora torniamo alla nostra domanda: che cos’è la geofisica?

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La geofisica è… fisica.

fisica

Il passaggio dal modello di sottosuolo,definito sulla base di un insieme di parametri, al dato acquisito è regolato dalle leggi della fisica: propagazione di onde acustiche ed elettromagnetiche, legge di Snell, leggi di Fresnel, leggi di Maxwell, legge di Lenz, legge di Faraday, campi di potenziale, concetti di campo vicino e lontano. Conoscere la fisica che è dietro a un problema significa comprendere il problema, le approssimazioni, i limiti dei metodi.

La geofisica è… matematica.

I dati sono numeri, la loro elaborazione è fatta con algoritmi, e i risultati sono ancora numeri. Se la fisica regola il processo che porta dal modello di sottosuolo al dato geofisico, la matematica regola il processo inverso, che si chiama, appunto, inversione. L’inversione non è altro che un processo matematico, è la trasformazione di una matrice numerica in un’altra, con i problemi e i limiti che questo comporta. E i processi di inversione non sono tutti uguali, ma dipendono dal tipo di problema, se lineare o non lineare, se sovra o sottodimensionato, se di ricerca di un minimo globale o locale. Conoscere i processi matematici dietro a tutte le fasi dell’elaborazione significa scegliere gli algoritmi più adatti alla risoluzione di un problema, e comprendere la robustezza o meno di un risultato.

La geofisica è… analisi dei segnali.

analisi

Ogni dato che si acquisisce è un segnale, e per acquisire correttamente un segnale occorre conoscere i problemi di campionamento nel tempo e nello spazio, la finestratura, i fenomeni di aliasing. E nell’elaborazione dei dati ci si trova spesso ad applicare filtri, a passare da dominio di tempo a dominio di frequenza o numero d’onda, e viceversa, a finestrare nuovamente il segnale. Conoscere la teoria dei segnali aiuta a progettare adeguatamente l’acquisizione ed evitare artefatti dovuti alle fasi di elaborazione.

Quindi, che cos’è la geofisica?

La geofisica è una materia complessa, multisettoriale, che deve necessariamente integrare competenze ingegneristiche, fisiche e matematiche.

L’analogia tra geofisica e diagnostica per immagini in campo medico e calzante: in entrambi i casi l’obiettivo è “vedere” all’interno della materia, sia esso il sottosuolo o un corpo umano, senza il prelievo di campioni. In ambito medico, il tecnico di radiologia deve fornire un’immagine chiara a un medico che dovrà valutare l’entità del problema e le possibili soluzioni; così il geofisico deve produrre un risultato chiaro e affidabile che, di norma, un geologo deve interpretare per fornire un modello geologico esaustivo dell’area oggetto di indagine. La collaborazione tra geofisici, geologi e ingegneri o architetti per la progettazione di eventuali opere è fondamentale per il risultato finale e la salvaguardia di strutture e vite umane.