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Hydrogeology of continental southern ItalyJOURNAL OF MAPS, 2018 VOL. 14, NO. 2, 230–241 This paper summarizes the results of a study focused on the hydrogeological characterization and recognition of groundwater resources in continental southern Italy, developed under the European INTERREG IIC Programme. The study reconstructed up-to-date scientific knowledge regarding aquifers, groundwater circulation schemes and groundwater resources exploitation in the administrative regions of southern Italy included in the Objective I (Molise, Campania, Basilicata, Puglia and Calabria). In this paper, the methodological approaches applied to synthesize and homogenize bibliographic data collected from the hydrogeological literature and to set a regional hydrogeological mapping are described. Results presented are three hydrogeological maps, 1:300,000 scale, showing hydrogeological units and groundwater flow schemes that are relevant in the regional hydrogeological context, and a brief description of principal types of aquifer and groundwater resources of continental southern Italy. &nbsp

The resilience of modern societies relies on inherent characteristics of built and natural environment, as well as on a number of anthropic and natural hazards. When the architectural heritage of a Country is considered, a high level of complexity is usually observed due to the stratification of structural and non-structural interventions over the centuries. This circumstance points out the importance of advanced strategies to preserve the cultural heritage and mitigate the effects of natural hazards, such as floods and earthquakes. The present paper provides an overview of a research activity carried out in the context of a National project issued by Arcus S.p.A. and MiBACT and focused on a historically relevant structure, the Carthusian Monastery of Trisulti in Collepardo, Central Italy. The selected explanatory case is representative of the importance of enhancing the knowledge about historical structures in view of their structural and seismic performance assessment. A multidisciplinary approach plays a fundamental role in this context.

The development of reliable subsoil models is one of the key points for the assessment of the seismic performance of existing strategic infrastructures, especially in many European countries where the seismic hazard varies from moderate to high. The strategic infrastructures are structures and components which have a crucial role in the social and economic development of a modern country, and include lifelines and industrial plants. Lifelines frequently have a linear development and can be affected by very heterogeneous and complex geological setting. Industrial plants, on the other hand, frequently treat toxic and flammable materials. This paper deals with the definition of an effective geological and geotechnical three-dimensional model of the Biferno River coastal plain in the Molise region (Italy) as a key for a quantitative assessment of real performances of strategic infrastructures. Some remarks on the site seismic vulnerability and on the regional and local geological, geomorphological and hydrogeological conditions are given. The key objective of the seismic vulnerability assessment is discussed in relation to the spatial variability of the geological and geotechnical characteristics.

Earthquakes, groundwater flow, carbonate aquifers., Flowpath 2017, National meeting on hydrogeology 2017

Heterogeneity of natural systems governs the pathway of pollutants in the environment, especially in aquifers. The relationship between a number of environmental pressures and the complex structure of groundwater flow systems generates many processes, which affect the behaviour and transport of pollutants. With regard to the wide variety of structural, volcanic and depositional processes which characterize the alluvial aquifer systems in the Campania Region (South Italy), this paper describes an integrated approach to delineate aquifer/aquitard units and recognize scale-dependent heterogeneity by means of geological, hydrogeological, geochemical and geostatistical techniques. In this analysis, a set of indicators, representative of the groundwater composition, have to be defined. Each indicator describes a specific aspect of groundwater quality and leads in combination with others to the definition of groundwater environmental index, due to natural and anthropogenic phenomena. The results of multivariate statistical analyses provide the identification of a number of homogeneous zones even in complex alluvial aquifer systems. At the same time, in wide regions this analysis enables to point out the most vulnerable sites and leads the working scale for planning technical and procedural solutions.

La progettazione e la valutazione delle prestazioni di impianti industriali e relativi componenti e sistemi è molto complessa, specialmente nei territori in cui i rischi naturali, come ad esempio quello sismico, sono rilevanti. L’ingegneria industriale classifica come NaTech tutti gli eventi naturali che possono produrre incidenti rilevanti in un impianto, ovvero che possono causare, a seguito del rilascio di sostanze pericolose tossiche e infiammabili, seri rischi per l’ambiente circostante e la popolazione. Nel presente lavoro viene esaminato, con riferimento all’area industriale di Termoli (Molise), il supporto per la valutazione del rischio che può essere offerto ai decisori e gestori delle aree industriali da un approccio integrato tra geologia applicata, geotecnica e ingegneria strutturale. La stretta interrelazione tra le analisi dei dati geologici, idrogeologici e geotecnici e la corretta impostazione degli obiettivi da conseguire in prospettiva sismica restituisce risultati conformi alle più recenti normative e alle esigenze degli specialisti di ingegneria strutturale anche operando con risorse limitate.

Questo lavoro è parte di uno studio rivolto alla valutazione su scala territoriale delle suscettibilità d'innesco di frane sismoindotte (Forte et al., 2013). In tale ambito un ruolo critico è svolto dall'amplificazione stratigrafica del moto sismico. Quest'ultima è individuata tramite assegnazione di classi di sottosuolo. Il parametro adottato per l'assegnazione delle classi dalle normative nazionali e internazionali è la VS30, ovvero la velocità delle onde di taglio pesata nei primi 30 m. Alcuni enti pubblici come l'INGV e l'USGS hanno implementato questo parametro sintetico di sottosuolo su GIS per tenere in conto degli effetti di sito all'interno di mappe di scuotimento (ShakeMaps) e nelle leggi d'attenuazione, per studi a piccola scala. Una metodologia interessante e di facile implementazione è stata sviluppata dall' USGS (Wald & Allen, 2009), considerando la pendenza dei versanti quale parametro indice per la stima della VS30. In questo lavoro viene esaminata l'affidabilità del metodo adottato dall'USGS nel settore dell'Appennino Meridionale afferente alla Regione Molise, sulla base di risultati sperimentali di prove downhole (DH). Inoltre la disponibilità di una consistente mole di prove DH assieme alla conoscenza delle caratteristiche geologiche dei litotipi affioranti, ha consentito di attribuire ad ogni complesso una specifica classe di sottosuolo. Tale classificazione restituita sotto forma di mappa in ambiente GIS diviene strumento per studi su scala territoriale, come la microzonazione sismica o le analisi di stabilità dei versanti in condizioni sismiche.

About 50% of the territory of the Cilento and Vallo di Diano GeoPark consists of carbonate aquifers which correspond to the mountainous areas in the park (e. g. M.ti Alburni, M.te Cervati, M.te Bulgheria etc.). The rocks of these carbonate aquifers are mainly dolomites (Triassic-Liassic) and limestones (Jurassic). The abundance of groundwater resources in these aquifers is due to many factors: high permeability, the high altitudes that the mountains reach (with its important weather contribution), the absence of significant impermeable layers and the many tectonic-karst depressions. All this means a) that effective infiltration is significant and b) that it is not split into several groundwater bodies distributed at different heights a.s.l. but combines to feed basal ground water resources. The groundwater of these carbonate karst aquifers are therefore the main waters supplied for the populations of Cilento region and strategic water-resources to socio-economic and environmental development for the GeoPark.

This paper presents the framework of a research program, theoretical and experimental in nature, issued by a cooperative multidisciplinary group of the Department of Earth Sciences – University of Naples Federico II and of the Institute for Electromagnetic Sensing of the Environment (CNR-IREA) National Research Council in Naples. The objective is the analysis of land subsidence phenomena that develop in many areas and are related to over-pumping of groundwater resources by means of advanced technologies to measure surface displacements (inSAR techniques). In the last years many studies showed the great potential of this technique to recognize the hydrodynamic conditions of several strategic regions (Galloway & Hoffmann, 2007). The correlation between the spatial distribution of the surface displacements and the hydrogeological data enables to identify structural and/or lithostratigraphic features that control the groundwater flow (e.g. Bawden et al., 2001; Buckley et al., 2003; Schmidt & Burgmann, 2003) likewise to point out the influence of the natural or man-induced fluctuations of the water level on the temporal spreading of surface deformations (e.g. Hoffmann et al., 2001, 2003; Colesanti et al., 2003; Ferretti et al., 2004), till to evaluate hydrodynamic parameters such .as the hydraulic conductivity and storage coefficient of aquifer systems (Hoffmann et al., 2001, 2003; Halford et al., 2005). In particular, the present paper deals with a sample application of the methodology to analyze both at long-term and short-term the subsidence phenomena and with related review of geological, geotechnical and hydrogeological data on the Campanian Plain (South Italy), in two sectors characterized by different spatial and temporal evolution of groundwater hydrodynamic during the reference period of land subsidence.

Recognition of the framework of complex aquifer systems is a key topic to analyse groundwater conditions and contaminant transport in heterogeneous and anisotropic aquifers. Groundwater models are useful tools for management and protection of water resources, but their predictive function is often constrained by a deficient characterization of hydrogeological parameters at a local scale. A wide variety of structural, volcanic and depositional processes produce a composite spatial distribution of hydraulic conductivity in alluvial aquifer systems. Groundwater flow and solute transport simulation in similar multilayer systems of several aquifers, aquitards and aquiclude needs a vast amount of observed data. Many tools for the knowledge of lithologic and stratigraphic features and of spatial heterogeneity at different scales are available, but it is essential to improve the hydrofacies models including in situ testing procedures that would better treat the rock strata connectivity and the geometry of aquifers. With regard to coastal alluvial aquifer system of the Sarno River plain (South Italy), this paper points out a multidisciplinary approach to delineate aquifer/aquitard unit and depict a realistic 3D modelling of the hydrogeological heterogeneity using geological, hydrogeological and geophysical techniques. Namely, due to its composite hydrodynamic conditions and to the high human impact, it has been chosen the sector of this plain located at the river mouth. Accordingly, this paper presents some interesting aspects to quantify the relationship between geophysical parameters and hydrostratigraphic properties of a highly heterogeneous alluvial aquifer system.

Nel presente lavoro è illustrata una metodologia di livello II di zonazione della suscettibilità all'innesco di frane sismoindotte sviluppata in ambiente GIS. L'area di studio prescelta è rappresentata dal territorio provinciale di Campobasso (Molise), in quanto caratterizzato da un'elevata franosità e una pericolosità sismica medio-alta per la vicinanza di due importanti aree sismogenetiche, la catena Appenninica ed il Gargano. La metodologia è basata su relazioni derivate dal modello di Newmark (1965), che richiedono la stima dell'accelerazione critica (ac), ottenibile considerando il principio dell'equilibrio limite applicato al pendio indefinito. L'analisi ha consentito di rappresentare la variabilità territoriale di questo parametro, assunta come indice della suscettibilità all'innesco di frane in condizioni sismiche. Le aree caratterizzate dalla soglia di accelerazione (ac) più bassa, in concomitanza con la presenza di importanti strutture e/o infrastrutture, saranno oggetto di analisi di stabilità maggiormente affinate e complesse.

Nel presente lavoro sono esaminate alcune relazioni esistenti tra il numero di colpi misurato attraverso prove penetrometriche dinamiche (SPT) e la velocità di propagazione delle onde di taglio (VS), ottenuta da prove down-hole, nel settore molisano dell’Appennino centro-meridionale. Il database analizzato è, in massima parte, quello relativo allo studio di microzonazione sismica delle aree urbane della provincia di Campobasso. L’analisi di regressione non lineare dei dati NSPT-VS permette di definire tre funzioni di correlazione controllate dalle caratteristiche litostratigrafiche delle diverse formazioni affioranti. Il confronto con le correlazioni riportate nella specifica letteratura tecnica ed una preliminare analisi statistica evidenzia la necessità di un approccio più articolato ed interdisciplinare nei contesti geologici complessi, evidenziando, in ogni caso, la possibilità di definire relazioni, a scala regionale, tra VS e parametri geotecnici più diffusi e di più immediata acquisizione.

Si delinea il modello di flusso concettuale dell'unità carbonatica individuata dal gruppo montuoso Montea-Carpinoso (Calabria settentrionale). Questo è situato immediatamente a nord della cosiddetta"paleolineadiSangineto",che segna il contatto tra i domini carbonatici della catena appenninica e le unità cristallino-metamorfiche dell'Arco Calabro-Peloritano. La sua conseguente evoluzione geologica e tettonicahafortementecondizionatol'idrografiasuperficialee frazionato il deflusso idrico sotterraneo. Si consideri che nell'ambito del presente studio sono state monitorate mensilmente (marzo 2005- ottobre2006)ben15sorgenti,distribuitelungoilmargineoccidenta- le con portate medie variabili tra 28 e 165 l/s, tutte alimentate dalla falda basale seppure differenziata a grande scala in due distinti baci- nisotterranei.Ad esse si aggiungano gli incrementi in alveo osservati nei principali corsi d 'acqua, specialmente nel bacino settentrionale, laddove il loro sviluppo coincide con importanti allineamenti tettoni-ci. Addirittura nel caso del T. Vaccuta si assiste, per l'estrema tetto-nizzazionedelleroccecarbonatiche,adunfenomenodireinfiltrazio-ne delle acque fino alla quasi estinzione del deflusso superficiale.È da notare che la diversa evoluzione geomorfologica e geodi- namica dei massicci carbonatici calabresi, rispetto a quelli ben noti presenti in altre zone dell'Italia meridionale, hanno esaltato la con-dizione di falda in rete

Nel presente lavoro è illustrata la sintesi dei risultati di uno studio sulle risorse idriche sotterranee dell’Italia Meridionale (Allocca et alii, 2007), sviluppato nell’ambito del programma INTERREG IIC e finanziato dalla CEE. Le analisi condotte sono state finalizzate a ricostruire un quadro sintetico, ma dettagliato, dello stato delle conoscenze delle risorse idriche sotterranee dell’Italia meridionale continentale e della sua attuale utilizzazione. I principali prodotti interpretativi conseguiti sono: 1) carta idrogeologica, alla scala 1:250.000, rappresentativa di tutte le unità/strutture idrogeologiche che, per estensione e tipologia, hanno rilevanza a livello regionale; 2) note illustrative che sintetizzano lo stato delle conoscenze per ciascuna unità/struttura idrogeologica. I metodi di analisi e i risultati ottenuti rappresentano la base conoscitiva attualmente richiesta dalla Direttiva 2000/60/CE, agli Stati Membri, riguardante l’identificazione e la caratterizzazione idrogeologica dei corpi idrici sotterranei, che abbiamo considerato non come volumi di acque sotterranee (sensu Direttiva 2000/60/CE), bensì come corpi geologici acquiferi (Meinzer, 1923).

Mesozoic carbonate series outcrop on about 45% of the territory in the southern Italy and constitute mountain ranges that can be recognised as the most productive aquifers. The whole groundwater flow can be approximately estimated in about 4100×106 m3/y, with a yield ranging from 0.015 to 0.031 m3/s × km2. The hydrogeological behaviour is knownly controlled by the peculiar porosity derived from tectonic brittle deformation and karst. Carbonate aquifers are typically characterized by a basal groundwater, outflowing in huge basal springs, which circulation is greatly conditioned by the altimetry of the boundary with the juxtaposing lower permeability flysch deposits. In addition, cataclastic bands can act as aquitards determining the fractioning of the groundwater flow into several underground basins. Whereas carbonate aquifers are juxtaposed with permeable Plio-Quaternary epiclastic deposits, a hydraulic exchange can exists. A subordinate perched groundwater flow also occurs in the surficial part of carbonate mountains, whereas the different deepening of epikarst, as well as stratigraphic and tectonic factors, can generate seasonal and ephemeral springs. Given their high chemical quality of groundwater, carbonate aquifers represent strategic resources for the socio-economic development of the Southern Italy.

L’analisi delle serie storiche dei dati pluviometrici e termometrici (1921-1999) delle stazioni gestite dall’ex Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (Compartimento di Napoli) ha consentito di rilevare l’evoluzione temporale, a scala regionale, delle caratteristiche climatiche dell’Italia meridionale. Tale analisi è basata principalmente sulla differenza tra le precipitazioni annue ed il valore medio della serie storica, normalizzata rispetto al medesimo valore medio. Le serie pluviometriche esaminate si riferiscono a 18 stazioni, scelte tra quelle con funzionamento maggiormente continuo a partire dal 1921. In questo modo è stata evidenziata, sovrapposta ad un generale trend in decrescita, una variabilità delle precipitazioni caratterizzata da una complessa ciclicità pluriennale correlabile a fenomeni atmosferici, riscontrabili a scala continentale, che condizionano la circolazione nell’area mediterranea delle masse d’aria umida provenienti dall’Oceano Atlantico. In particolare, le fluttuazioni naturali delle precipitazioni in Italia meridionale, analogamente a quanto evidenziato in altre parti del Mediterraneo, sono influenzate dalle variazioni del gradiente barometrico, esistenti tra l’anticiclone delle Azzorre e la depressione dell’Islanda, ovvero dal fenomeno atmosferico noto come Oscillazione del Nord Atlantico (NAO). Gli effetti di tale fenoneno sulla variabilità della ricarica degli acquiferi sono stati verificati in un'area campione corrispondente all'unità idrogeologica carbonatica del Monte Cervialto, particolarmente significativa per la lunghezza della serie storica delle misure di portata della sorgente Sanità di Caposele (AV), del tutto comparabile a quella delle serie pluviometriche, nonché per l’alimentazione che detta sorgente fornisce ad un importante sistema acquedottistico regionale. Anche in questo caso si manifesta una chiara correlazione tra l’Oscillazione del Nord Atlantico e la variazione pluriennale della ricarica dell’acquifero carbonatico, peraltro rilevata, a scala regionale, pure rispetto alla variabilità delle precipitazioni efficaci. Questo risultato, sebbene da verificare anche in altri contesti idrogeologici, appare originale soprattutto per l’evidenziazione delle ripercussioni che fenomeni atmosferici rilevabili a scala continentale, ben noti nell’ambito scientifico meteorologico ed oceanografico, hanno sulla ricarica degli acquiferi. Esso pertanto consente di approfondire ulteriormente la comprensione delle relazioni esistenti tra la componente atmosferica e sotterranea del ciclo idrologico. Inoltre, la combi- nazione di dette relazioni con le analisi predittive della NAO, potrebbe contribuire alla formulazione di scenari critici in base ai quali pianificare appropriate strategie di gestione e di salvaguardia delle risorse idriche sotterranee nelle aree mediterranee.

L’analisi delle serie storiche pluviometriche (1921-1999) delle stazioni gestite dall’ex Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (Compartimento di Napoli) ha consentito di rilevare, a scala regionale, l’evoluzione temporale delle precipitazioni. I dati analizzati derivano dalle registrazioni di 18 stazioni pluviometriche, scelte tra quelle con funzionamento maggiormente continuo, dal 1921. Le elaborazioni hanno evidenziato una variabilità climatica apparentemente non caratterizzata da un trend dominante, bensì da una complessa ciclicità pluriennale, correlabile a fenomeni atmosferici a scala continentale. In particolare, le fluttuazioni naturali delle precipitazioni in Campania, analogamente a quanto evidenziato in altre parti del Mediterraneo, sono correlabili al fenomeno atmosferico noto come Oscillazione del Nord Atlantico (NAO). Gli effetti di tale fenomeno si riflettono chiaramente in una analoga e complessa variabilità pluriennale della ricarica degli acquiferi, così come dimostrano i dati di portata della sorgente Sanità di Caposele (AV), afferente all’unità idrogeologica carbonatica del Monte Cervialto (Campania), particolarmente significativa per la lunghezza della serie storica delle misure. Questo risultato, sebbene da testare anche in altri acquiferi, appare originale soprattutto perchè evidenzia le ripercussioni di fenomeni atmosferici a grande scala, finora noti nell’ambito scientifico meteorologico ed oceanografico, sulla ricarica degli acquiferi.

Le attività di ricerca sono state rivolte alla comprensione del comportamento idrogeologico degli acquiferi carbonatici in facies di bacino, diffusamente presenti in alcuni settori dell’Italia meridionale, principalmente costituiti da calcari, calcari con selce e marne. Questo tipo di acquiferi, a differenza di quelli costituiti dalle serie di piattaforma carbonatica, ovvero da litotipi calcarei carsificati, calcareodolomitici e dolomitici, non è mai stato studiato in precedenza, sebbene esso rappresenti la principale fonte di approvvigionamento idropotabile nel Molise. Tra le metodologie di studio è stata principalmente utilizzata l’analisi del regime del deflusso idrico sotterraneo, soprattutto in relazione ai fenomeni di ricarica, sia diffusi che eventualmente concentrati in canali carsici. L’area campione oggetto di studio comprende il rilievo carbonatico del Monte Campo (Isernia, Molise). I limiti dell’acquifero carbonatico sono stati definiti mediante rilievi geologico-strutturali, una campagna di sondaggi elettrici verticali e sondaggi a carotaggio continuo. L’insieme delle indagini ha consentito di accertare l’esistenza della continuità idrogeologica tra la struttura del Monte Pasquale-Abeti Soprani ed i rilievi carbonatici contigui, rappresentati da Monte Campo s.s., Monte S. Nicola e Monte del Cerro. L’acquifero carbonatico del Monte Campo mostra l’esistenza sia di una circolazione idrica sotterranea basale, orientata principalmente verso il gruppo sorgivo di Fonte Quarto, che di un articolato sistema di falde sospese in alta quota. La circolazione per falde sospese in alta quota è riconducibile all’esistenza di intercalazioni a minore permeabilità nella serie sedimentaria carbonatica, senza escludere il contributo del sistema epicarsico, in relazione allo spessore variabile ed al grado di sviluppo. Il gruppo sorgivo basale di Fonte Quarto è caratterizzato da un regime variabile che ha mostrato nel periodo di monitoraggio una sequenza di numerose fasi di ricarica ed esaurimento. La variabilità delle portate sorgive è risultata strettamente dipendente dalla distribuzione delle sequenze pluviometriche ed influenzata dalle caratteristiche della zona vadosa (spessa all’incirca 100 metri, in media). Il deflusso sotterraneo mostra variazioni pochi giorni dopo i fenomeni pluviometrici (circa 4). Nel caso specifico, questo dato sperimentale non si accorda bene con l’ipotetico effetto di un deflusso rapido in canali carsici, in diretta connessione con la sorgente, quanto piuttosto con fenomeni di infiltrazione efficace nel reticolo di fessure che pervadono l’acquifero. Prendendo in considerazione lo spessore della zona vadosa, il tempo di ritardo tra gli apporti pluviometrici e l’incremento delle portate sorgive ha permesso di stimare indirettamente la velocità di infiltrazione in circa 22 m/g. Questo valore, leggermente inferiore a quelli calcolati negli altri acquiferi carbonatici dell’Italia centromeridionale, è giustificato dall’esistenza di livelli a bassa permeabilità nell’ambito della zona vadosa, più che dalla presenza di terreni di copertura poco permeabili. Differentemente, alcune prove di emungimento, effettuate in prossimità della sorgente basale, hanno mostrato valori di trasmissività di 3.0×10-2 m2/s ed un coefficiente di immagazzinamento di circa 3.1×10-2, similari a quelli determinati per gli acquiferi francamente costituiti da serie di piattaforma carbonatica. Ciò può essere interpretato con l’assenza di stratificazioni a bassa permeabilità nell’ambito della zona di saturazione. Il differente comportamento idrodinamico tra la zona di saturazione e quella vadosa trova riscontro nelle caratteristiche stratigrafiche della serie sedimentaria che, verso l’alto, è caratterizzata dalla presenza di intercalazioni marnose a minore permeabilità. Un’ulteriore conferma al modello idrogeologico è stata fornita dalle analisi idrogeochimiche ed isotopiche delle acque sotterranee.

L’analisi delle serie storiche pluviometriche (1921-1999) delle stazioni gestite dall’ex Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (Compartimento di Napoli) ha consentito di rilevare, a scala regionale, l’evoluzione temporale delle precipitazioni. I dati analizzati derivano dalle registrazioni di 18 stazioni pluviometriche, scelte tra quelle con funzionamento maggiormente continuo, dal 1921. Le elaborazioni hanno evidenziato una variabilità climatica apparentemente non caratterizzata da un trend dominante, bensì da una complessa ciclicità pluriennale, correlabile a fenomeni atmosferici a scala continentale. In particolare, le fluttuazioni naturali delle precipitazioni in Campania, analogamente a quanto evidenziato in altre parti del Mediterraneo, sono correlabili al fenomeno atmosferico noto come Oscillazione del Nord Atlantico (NAO). Gli effetti di tale fenomeno si riflettono chiaramente in una analoga e complessa variabilità pluriennale della ricarica degli acquiferi, così come dimostrano i dati di portata della sorgente Sanità di Caposele (AV), afferente all’unità idrogeologica carbonatica del Monte Cervialto (Campania), particolarmente significativa per la lunghezza della serie storica delle misure. Questo risultato, sebbene da testare anche in altri acquiferi, appare originale soprattutto perchè evidenzia le ripercussioni di fenomeni atmosferici a grande scala, finora noti nell’ambito scientifico meteorologico ed oceanografico, sulla ricarica degli acquiferi.

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Attention to the condition assessment and conservation of cultural heritage is increasing due to growing sensitivity to the preservation of the built and natural environment and awareness of the risks associated with natural hazards. In this context, a comprehensive approach to the conservation and valorization of cultural heritage requires the combined action of different skills to achieve reliable assessment of the conditions of valuable assets and sites based on qualitative and quantitative indicators. This paper explores the issues of conservation and sustainable management of archaeological sites, considering humanistic and technical aspects. It reviews the current rules and practices concerning the maintenance and administration of archaeological heritage and outlines the implementation of a novel procedure, based on low-cost tools, to assess and describe the current condition of archaeological assets. Specific attention is paid to the interaction between experts and researchers operating in both humanistic and technical fields and to the knowledge and data contribution available on modern web-based platforms to implement reliable and low-cost data acquisition for the development of worthwhile plans for the conservation and enhancement of cultural heritage. The Samnite complex of Pietrabbondante, Molise, South Italy, is employed to apply and check the proposed tools in the real world.

The volcanic system of Ischia is characterized by an intense hydrothermal activity, documented since the early 16th century by the study of Iasolino (1588), which represents the first systematic analysis of the thermal springs of the island for therapeutic purposes. Later studies partially contributed to the enhancement of knowledge on the volcanic, hydrogeological and hydrothermal features of the island, highlighting the strong interaction between hydrothermal flowpaths and volcano-tectonic processes . The reconstruction of the hydrothermal system becomes, therefore, a fundamental element for territorial planning, not only in terms of management of the huge water and geothermal resource, but also and above all in a perspective of prevention and mitigation of volcanic risk. Thermal springs, fumaroles and clay deposits due to the hydrothermal alteration of volcanic products testifies for the existence of an active deep hydrothermal system. Commonly, the geochemical characterization of fluids and groundwater has been used for the definition of the origin and structure of hydrothermal systems, when hydrogeological information is incomplete. However, volcanic hydrothermal systems, such as that characterizes the island of Ischia, are particularly difficult to analyze and outline, as the groundwater resources are the result of an articulated and dynamic interaction among meteoric water, sea water and fluids of deep origin. In such cases, the need for an interdisciplinary approach is evident, involving knowledge and research methods ranging from geology to volcanology, geophysics, geochemistry and hydrogeology. With particular reference to the functional and structural representation of the geothermal system of the island of Ischia and the resulting correlations with the volcano-tectonic processes, the examination of previous information highlights the need to update and improve the knowledge on groundwater hydrodynamics and mineralization processes.Therefore, this study represents the result of a strong interdisciplinary action that, starting from the design and implementation of a database on the existing geological/volcanological and hydrogeological information, contributes to highlight the critical issues, defines an operating scheme of the hydro-geo-thermal system of the island of Ischia, and aims at upgrade its hydrogeological, geochemical and volcanic monitoring system, in order to contribute to the mitigation of natural risks.Moreover, this study well fits into the framework of the ongoing researches on volcanic hazard at Ischia and is integrated with the actions planned by the Italian Department of Civil Defense. The knowledge of groundwater dynamics and pathways is of fundamental importance for understanding the water/magma interaction processes in case of re-alimentation of the shallow magmatic system, and the assessment of the possibility of phreatic explosions occurrence.

Hydrogeophysics has been developing in recent years to improve characterization and monitoring of saturated/unsaturated aquifers, through the combination of geophysical and hydrogeological methods. To exploit the potential benefits of this integration, definition of petrophysical relationships that allow the translation of geophysical data into hydrogeological parameters (and vice versa) is essential. In this paper, Archie's and van Genuchten's models, which relate electrical resistivity and hydraulic conductivity to the degree of saturation, are combined to obtain a closed-form link between hydraulic conductivity and electrical resistivity. Such an expression is used to characterize pyroclastic deposits covering Sarno Mountains (southern Italy), which are often affected by landslide phenomena. As expected, an inverse relationship is found between hydraulic conductivity and electrical resistivity due to predominance of the electrolytic component over the interfacial component of the electrical conductivity. The variability of the hydraulic conductivity marks out the texture of the investigated pyroclastic horizons. Finally, a hydraulic conductivity–matric suction relationship is retrieved by using an empirical correlation between electrical resistivity and matric suction.

Seismic site classification is a critical issue in order to reliably predict seismic ground motion parameters for the development of microzonation maps and site-specific hazard studies, addressed to territorial planning, real-time generation of shaking maps, and seismic design of engineering structures. The equivalent shear wave velocity through the topmost 30 m (V-S30) is commonly assumed as the reference parameter to provide practical site classifications. Different approaches aimed at expressing local site conditions in terms of V-S30 exist. Overall geological and morphological characteristics are often suggested in the technical literature as proxy to infer V-S30 at a regional scale. In this study, the reliability of two commonly accepted approaches based either on the topographic slope proxy or on a basic geological classification was assessed with reference to a well-documented case study, the Molise Region (Italy). A comprehensive database of Down-Hole tests was collected, validated and processed in order to compare measured V-S30 values with those inferred from proxy-based approaches. Furthermore, an up-to-date review of the geology of the area was carried out, and a novel methodology based on a geolithological approach was proposed for site classification at a regional scale. The methodology is based on the definition of a set of homogeneous geolithological complexes, and on their classification according to a statistical analysis of the measured V-S30 and of the bedrock depth. Original maps of the seismic ground types were developed following classification criteria based upon the European building code for seismic design (EC8) and relevant modifications proposed in the literature. The comparison of the results obtained by the geolithological approach versus those deriving from the application of the above mentioned proxies pointed out an enhanced capability of the proposed method to fit the distribution of ground types, as assessed on the basis of the V-S30 values measured in the reference area.

Thus far, studies on climate change have focused mainly on the variability of the atmospheric and surface components of the hydrologic cycle, investigating the impact of this variability on the environment, especially with respect to the risks of desertification, droughts and floods. Conversely, the impacts of climate change on the recharge of aquifers and on the variability of groundwater flow have been less investigated, especially in Mediterranean karst areas whose water supply systems depend heavily upon groundwater exploitation. In this paper, long-term climatic variability and its influence on groundwater recharge were analysed by examining decadal patterns of precipitation, air temperature and spring discharges in the Campania region (southern Italy), coupled with the North Atlantic Oscillation (NAO). The time series of precipitation and air temperature were gathered over 90 yr, from 1921 to 2010, using 18 rain gauges and 9 air temperature stations with the most continuous functioning. The time series of the winter NAO index and of the discharges of 3 karst springs, selected from those feeding the major aqueducts systems, were collected for the same period. Regional normalised indexes of the precipitation, air temperature and karst spring discharges were calculated, and different methods were applied to analyse the related time series, including long-term trend analysis using smoothing numerical techniques, cross-correlation and Fourier analysis. The investigation of the normalised indexes highlighted the existence of long-term complex periodicities, from 2 to more than 30 yr, with differences in average values of up to approximately ±30% for precipitation and karst spring discharges, which were both strongly correlated with the winter NAO index. Although the effects of the North Atlantic Oscillation (NAO) had already been demonstrated in the long-term precipitation and streamflow patterns of different European countries and Mediterranean areas, the results of this study allow for the establishment of a link between a large-scale atmospheric cycle and the groundwater recharge of carbonate karst aquifers. Consequently, the winter NAO index could also be considered as a proxy to forecast the decadal variability of groundwater flow in Mediterranean karst areas.

In this paper, a level II approach aimed at evaluating the impact of the triggering potential of seismic landslides on a regional roadway network is described. The case study is located within the Southern Apennines in Molise Region (Italy). A seismic vulnerability assessment through fragility curves was performed. Its capability to provide useful data in view of territory planning and/or emergency management was explored by means of the implementation in GIS environment.

The relationship between the shear wave velocity (VS) and the blow number of the Standard Penetration Tests (NSPT) was investigated with reference to the structurally complex formations located in a wide sector of the Southern Apennine chain (Molise Region, Italy). Novel NSPT–VS correlations were developed, based on a balanced number of in situ tests coming from the seismic microzonation of the municipalities of Campobasso District and the seismic vulnerability assessment of strategic road infrastructures. It was proven that available relationships were not able to fit the data in the area of interest, even making the analysis according to the soil grain size classification. This circumstance was related to the nature of the geological formations, which are chaotically built and affected by complex structural–textural and lithological characteristics. Hence, in this paper, a rational methodology for an integrated geological and geotechnical assessment of the available field data based on lithostratigraphical features was presented and discussed. Three original empirical NSPT–VS power function relationships were derived and distinguished depending on the main lithofacies recognized in the Campobasso District, corresponding to Structured Soil Deposit (SSD), All Soils (AS) and Weathered Soils (WS). Their validation through statistical assessment of data confirmed the relevance of the results and the advantages related to their use at regional scale, based on an integrated geological and geotechnical approach.

The coastal alluvial plain of Sarno River (Campania Region, southern Italy) is a very rich environment that has experienced a long history of changes due to both natural phenomena such as eustatic sea-level variations and deposition of volcanoclastic sediments, and human civilizations who populated this area since historical times. As a result, it is characterized by complex stratigraphic sequences and groundwater flow systems. The architecture of the multi-layered aquifer system in a sample area, located in a densely urbanized sector at the mouth of Sarno River, was reconstructed. Starting from the analysis of stratigraphic log data and laboratory geotechnical measurements, the lithostratigraphical-unit sequence was retrieved and a realistic three-dimensional (3D) model of the hydrogeological heterogeneity was obtained. The results of a detailed 2D electrical resistivity tomography survey were used to support the analysis of the spatial heterogeneity of the aquifer system in a sector characterized by lack of log data. The integration of hydrogeological and geophysical data allowed for the reconstruction of a 3D hydrogeophysical model of the multi-layered system, which electrically characterizes and geometrically identifies two aquifers. Finally, piezometric-level measurements validated the hydrogeological–geophysical model and showed the effectiveness of the methodology.