Il monitoraggio dei versanti attraverso misure geofisiche rappresenta da molti anni un importante supporto ai metodi convenzionali di monitoraggio per la prevenzione dei rischi ambientali ed idrogeologici, con particolare riguardo alle frane in terreni sciolti. In appoggio agli strumenti usati tradizionalmente per il monitoraggio e il controllo di aree franose (reti GPS, inclinometri, interferometria radar da terra) con i quali vengono seguiti nel tempo i movimenti superficiali e profondi del terreno, il monitoraggio geofisico studia le variazioni delle proprietà fisiche 2D e/o 3D all’interno del sottosuolo, oltre che nel corso del tempo (il cosiddetto monitoraggio 4D dal confronto di misure ripetute nel tempo).  I metodi geofisici hanno l’indubbio vantaggio di essere non-invasivi, non richiedono cioè scavi del terreno o sondaggi per la posa in opera dei sensori di misura che, peraltro, nel caso dei versanti in frana, potrebbero persino peggiorare la stabilità. Sono utilizzabili anche in presenza di ostacoli morfologici o problemi di accesso, consentendo quindi di effettuare misure nel sottosuolo anche in aree che risulterebbero particolarmente difficili da tenere sotto controllo con metodi tradizionali. I dati geofisici  superano i limiti intrinseci dei sensori tradizionali, che offrono solo misure “puntuali” ovvero riferite al punto esatto in cui è installato lo strumento, e la cui necessaria estensione alle aree limitrofe introduce inevitabilmente margini di incertezza. Inoltre, grazie agli strumenti di nuova generazione con consumo ridotto di energia e dimensioni ridotte, il monitoraggio viene effettuato con strumenti permanenti e le misure geofisiche vengono trasferite in telemetria per essere elaborate in quasi real-time.

Le metodologie più diffuse sono la Tomografia di Resistività Elettrica (ERT) e il Rumore Sismico Ambientale. La Tomografia di Resistività Elettrica (ERT) misura la capacità del terreno di condurre corrente elettrica. Poiché l’acqua contenuta nei pori e nelle fratture del terreno è un ottimo conduttore rispetto ai minerali costituenti la parte solida, questa tecnica è utilizzata per mappare le variazioni di saturazione dei terreni, a cui sono legati i fenomeni di attivazione di una frana. Il Rumore Sismico Ambientale è una tecnica che sfrutta le micro-vibrazioni naturali della Terra (microsismi, maree, vento ecc.) e le vibrazioni ambientali generate da attività antropiche (traffico urbano, attività industriali ecc.) mediante sensori sismici posizionati lungo un versante. I dati registrati vengono elaborati in termini di velocità con cui le onde sismiche viaggiano nel terreno, consentendo quindi delle valutazioni sulla perdita di rigidità dei terreni che solitamente anticipa il fenomeno franoso.

Il vantaggio principale nell’utilizzo di questi metodi risiede nella possibilità di integrare le conoscenze geologiche e geotecniche dell’area in frana per realizzare un modello di preallarme (Early Warning): spesso, infatti, i parametri fisici interni al versante, come la micro-fratturazione o la quantità di acqua, cambiano giorni o ore prima che la frana inizi a muoversi visibilmente.

La realizzazione e messa in opera di un sistema di monitoraggio geofisico prevede necessariamente una fase di test propedeutica alla progettazione del sistema stesso, durante la quale vengono valutati i parametri geofisici (parametro da monitorare, tecnica da adottare) geometrici (profondità di investigazione, spaziatura tra i sensori, geometria 2D o 3D) e i parametri temporali e logistici (frequenza misure, protezione delle apparecchiature ecc.).

L’occasione per valutare la fattibilità di un monitoraggio geofisico su versante basato su misure ERT è stata fornita dall’ Accordo di collaborazione tra ISPRA – Dipartimento per il Servizio Geologico d’Italia e Roma Capitale – Dipartimento Protezione Civile, finalizzato alla realizzazione di un sistema di monitoraggio di fenomeni franosi nel territorio di Roma Capitale. Tra i siti destinati alla realizzazione di un sistema di monitoraggio geotecnico ricade il versante sud-orientale della collina di Monte Mario che, nel 2024 e nel 2025, è stato colpito da gravi incendi e che pertanto presenta una elevata vulnerabilità all’innesco di fenomeni franosi. Lo studio condotto da ISPRA ha interessato l’intero versante attraverso indagini geologiche, geotecniche e geofisiche, che hanno portato alla realizzazione di un sistema di monitoraggio geotecnico che comprende, tra l’altro, la presenza di un pluviometro e la misura in continuo del contenuto d’acqua nel terreno mediante sonda infissa nel terreno alla profondità di circa 60cm.  Le attività di progettazione del sistema di monitoraggio ERT sono iniziate a gennaio 2026 con sopralluoghi e misure di prova, successivamente sono state impostati due profili principali di misura 2D. Il primo di 94 metri in totale, individuato in senso parallelo al versante della collina e composto da 48 sensori a 2 metri di distanza, il secondo ad alta risoluzione (16 sensori a 1 metro di distanza) lungo la linea di massima pendenza della collina per complessivi 30 metri, posto a ridosso del sensore di monitoraggio del contenuto d’acqua. Per quest’ultimo profilo è stato possibile identificare una verticale di riferimento per possibili correlazioni statistiche e confronti con i valori puntuali di conducibilità, misurati lungo la verticale di monitoraggio geotecnico. Le misure sono state eseguite a partire dall’inizio di marzo ad intervalli di circa 20-25gg ottenendo dei valori di riferimento geofisico per ciascun mese e tra un mese e l’altro. La disponibilità di dati mensili permette l’analisi in termini di differenza percentuale (Figura 1): a titolo di esempio, le differenze % tra marzo e maggio 2026 evidenziano un contenuto d’acqua progressivamente minore (valori di resistività progressivamente più elevati) entro 1 metro di profondità,  soprattutto nella parte medio-alta del profilo, con variazioni fino a 90%, mentre a profondità maggiore le variazioni sono molto meno significative (10-20%) e comunque superiori al margine di errore del  modello ERT (2%). Le attività di misura ERT proseguono con l’obiettivo di effettuare anche misure ad intervalli orari, a ridosso o successive a piccoli episodi piovosi: tali dati consentiranno di definire correlazioni di maggior dettaglio con i dati puntuali da sonda (variazioni diurne e orarie della conducibilità dei terreni).

Figura 1: a) Modelli 2D a partire da misure tomografiche di resistività effettuate nel marzo e nel maggio 2026; b) Differenza percentuale tra i due modelli.