Infrastruttura di Ricerca ed E-Science su terremoti, eruzioni vulcaniche,

dinamica di superficie e tettonica.

L’obiettivo di EPOS è quello di integrare le diverse infrastrutture avanzate di ricerca europee che si occupano di Scienza della Terra e si baserà sulle nuove opportunità  date dalle “e-science” di monitorare e comprendere le complesse dinamiche del sistema Terra. EPOS inoltre avrà il compito di identificare le lacune esistenti e promuovere piani di attuazione ed interazione con le altre discipline di scienze ambientali, per contribuire a risolvere le grandi sfide che ha di fronte il Pianeta Terra e la sua popolazione. Questo può essere reso possibile mediante l’integrazione delle infrastrutture esistenti di ricerca nazionali e transnazionali, migliorandone l'accesso e l'uso dei dati, a livello multidisciplinare, registrati dalle reti di monitoraggio esistenti, acquisendo i dati degli esperimenti di laboratorio e/o prodotti da simulazioni computazionali. Infatti il compito istituzionale di EPOS è proprio quello di favorire l'interoperabilità, a livello mondiale, delle Scienze della Terra e dei servizi ad esse collegate con una vasta comunità di utenti.

Paesaggio scientifico
Negli ultimi 50 anni, la comunità scientifica europea che si occupa di Scienze della Terra, ha svolto un ruolo importante nello studio della tettonica a zolle facendo grandi progressi, aprendo nuovi orizzonti creando un quadro di primordine nello spiegare le dinamiche in atto ed i processi di deformazione del nostro pianeta.

Le infrastrutture di ricerca e monitoraggio europee raccolgono una grande quantità di dati geologici e geofisici su scala nazionale, questi sono utilizzati da reti di ricerca per migliorare gli attuali modelli che descrivono i processi di deformazione attivi che generano i terremoti, eruzioni vulcaniche, frane e tsunami.

Negli anni ‘70 e '80  ci sono state iniziative su scala europea (centri dati come Orfeus e EMSC) per integrare le infrastrutture di ricerca nazionali esistenti nel campo della scienza della Terra e per facilitare lo scambio di dati, informazioni, modelli e strumenti di monitoraggio.

EPOS nasce proprio dalla necessità di integrare queste iniziative maturare in ogni singola infrastruttura per consentire agli scienziati della Terra, attraverso l'Europa, di unire, modellare e interpretare i set di dati multidisciplinari a scale diverse che vengono raccolti.

Inoltre, questo permette di mantenere e migliorare la competitività scientifica dell’Europa sulla scena internazionale.
L'integrazione di infrastrutture che si occupano di Scienze della Terra in Europa, presenta una doppia sfida - in primo luogo, un modello altamente eterogeneo di dati osservati e sperimentali devono essere integrati per facilitare l'analisi e la modellazione complessa. In secondo luogo, devono essere sviluppate infrastrutture elettroniche e di e-science per supportare la costruzione EPOS.

I gruppi di utenti: la formazione della nuova generazione
EPOS sarà un'infrastruttura di accesso aperto. Diverse migliaia di ricercatori nel campo delle scienze della Terra beneficeranno dei servizi forniti e questo favorirà importanti progressi nella comprensione dei processi dinamici che si verificano sulla Terra. EPOS ha lo scopo quindi di servire come fonte primaria di dati e strumenti creativi per giovani ricercatori le cui scoperte scientifiche indicheranno la strada per migliorare l'infrastruttura stessa e il livello del servizio fornito.

Per raggiungere tale obiettivo e contribuire alla creazione di nuovo lavoro e di un ambiente scientifico che consente a tutti i ricercatori, indipendentemente dalla loro ubicazione fisica, verrà creato un programma di formazione coerente per la comunità di utenti, necessario per garantire che i beneficiari siano in grado di sfruttare appieno le potenzialità delle infrastrutture di ricerca integrate create.

Tuttavia, poiché lo sviluppo di EPOS è il risultato di progetti europei precedenti ed in corso, (come Neries, Exploris, SPICE, MERA e Quest) con il contributo di organizzazioni scientifiche europee (come Orfeus e EMSC), la comunità di utenti ha già fortemente contribuito e influenzato il design di questa proposta. Inoltre, l'accesso ai dati geofisici e geologici sarà interessante sia per gli scienziati europei e internazionali. Si prevede che EPOS avrà un impatto anche su altri campi scientifici a causa della sua natura multidisciplinare

L'innovazione e l'impatto su scienza e società
I danni causati dalla attività sismica e vulcanica hanno un impatto enorme sull'economia dei paesi colpiti. Anche terremoti di moderata intensità, possono essere catastrofici quando colpiscono grandi agglomerati urbani con costruzioni non adeguate alle norme antisismiche ed il potenziale impatto di un'eruzione pliniana che colpisce Napoli e Santorini sarebbe catastrofico.

Salvare vite umane e proprietà non sono le uniche problematiche in gioco in aree densamente popolate e a volte sovraffollate d'Europa. Secondo l'UNESCO, i paesi europei che ospitano i 2/3 del patrimonio culturale conosciuto del globo sono situati nelle città del sud Europa, regioni soggette a rischio sismico e quindi particolarmente vulnerabili.

 La mitigazione del rischio (sismico, vulcanico, tsunami e frane) per le popolazioni, l'ambiente costruito e il patrimonio culturale d'Europa, si basa sulla nostra capacità di valutare correttamente il livello di rischio a cui sono esposte. Questo, a sua volta, dipende dalla nostra comprensione dei processi che scatenano questi fenomeni e i progressi in questa direzione si basano in gran parte su investimenti strategici in infrastrutture di ricerca a livello nazionale ed europeo.
L'impatto sociale delle attività promosse e coordinate in EPOS in termini di prevenzione delle catastrofi e di mitigazione è evidente. Infatti, aprire l'accesso alle infrastrutture di ricerca multidisciplinare e la pronta disponibilità di dati di alta qualità,  non solo potrà  stimolare la ricerca innovativa sulle dinamiche della Terra dei processi che portano ad eventi catastrofici, ma porterà a nuovi sviluppi della ricerca sulla prevenzione dei disastri e quindi un aiuto prezioso per migliorare la valutazione del rischio e la previsione e la prevenzione.
L'infrastruttura EPOS contribuirà quindi all’informazione, divulgazione, istruzione e formazione. Essa fornirà università e giovani ricercatori con accesso illimitato, on-line, di un enorme patrimonio di dati osservativi, esperimenti di laboratorio, software di calcolo relativi alle Scienze della Terra. L'infrastruttura EPOS agevolerà anche lo sviluppo di materiale didattico avanzato, cioè l'e-learning e sarà basato su standard globali ed aperti.

Obiettivi
EPOS si propone di integrare i seguenti elementi di base esistenti all'interno di una cyber-infrastruttura per realizzare:

• Una completa infrastruttura distribuita  di osservazione composta delle attuali reti permanenti sismiche e geodetiche (attualmente GPS, Galileo) nazionali di monitoraggio su scala europea.

• Osservatori dedicati multidisciplinare per l'acquisizione di dati locali (vulcani, in situ fault-zone, esperimenti di monitoraggio, di perforazione geotermica, geofisica delle dinamiche della superficie terrestre e dei cambiamenti ambientali).

• Una rete di laboratori sperimentali, tramite la creazione di un'unica infrastruttura di ricerca distribuita per le rocce, le proprietà  dei minerali e la modellazione tettonica.

• Strutture per i repository di dati per l'integrazione, l'analisi, la visualizzazione, l'archiviazione e l'estrazione di vari set di dati, osservazioni geologiche e geochimiche e geofisiche.

• Impianti per le risorse di calcolo per il calcolo ad alte prestazioni e di collaborazione su larga scala per la modellazione.

e-infrastructure e ICT
L'e-infrastructure richiede lo sviluppo di nuovi standard di dati e l'integrazione di archivi distribuiti, servizi informatici e strutture sperimentali sfruttando avanzate tecnologie web. Un approccio efficiente e pragmatico devono essere sviluppati nella fase preparatoria di EPOS attraverso l'interazione efficiente tra geologi, la comunità di utenti e qualificati specialisti ICT.

La gamma di strumenti dovrà essere preferibilmente web-based ed i servizi che saranno sviluppati, includeranno:

• Soluzioni di portale web-based per la distribuzione dei dati, data mining e l'archiviazione dei dati

• Griglia basata su strutture per migliorare la potenza di calcolo

• Protocolli standardizzati o servizi di protocollo per lo scambio dati e la disponibilità dei dati

• Servizi web based per l'integrazione di nuovi sensori, strumenti, osservatori o laboratori nelle infrastrutture

• Repository per gli strumenti di assimilazione, di modellazione e di visualizzazione dei dati

• Repository per i dati grezzi osservati e sperimentali, prodotti pre-elaborati  e dati di modellazione/simulazione, compresi i rispettivi metadati

EPOS lavorerà per armonizzare questi centri dati nazionali, promuovendo l'autenticazione dei dati, la standardizzazione e la condivisione. Queste infrastrutture di ricerca nazionali saranno integrate durante la fase preparatoria per formare dei centri dati EPOS, individuati come fornitori di servizi orientati alle varie discipline (dati sismologici, dati GPS geodetici, depositi geologici, vulcano dati osservatorio, ecc ..).

Ogni Centro dati EPOS avrà proprie strutture di calcolo. Questo permetterà la creazione un efficace storage distribuito dei dati, oltre a fornire le risorse computazionali essenziali che contribuiranno alle alte prestazioni di calcolo. Ciò faciliterà il passo successivo nel settore dell'e-infrastructure che consiste nella creazione dei servizi di base di EPOS che rappresentano i servizi dati a disposizione della comunità EPOS.

Il Core Services EPOS fornirà il servizio top-level, compreso l'accesso ai dati multidisciplinari e ai metadati, dati virtuali da modelli e simulazioni, elaborazione dati e strumenti di visualizzazione, nonché l'accesso alle strutture di calcolo ad alte prestazioni.

http://www.epos-eu.org/