Terremoto in Italia centrale: le reti GPS misurano lo spostamento della faglia

Che la crosta terrestre in Italia si muova continuamente sotto l’azione delle placche continentali africana ed euroasiatica, causando terremoti anche disastrosi, non è cosa nuova. Ma riuscire a individuare la posizione e l’entità dei movimenti legati ad una singola faglia lunga pochi chilometri che si rompe durante un terremoto, è un risultato di particolare significato per migliorare le conoscenze sulla pericolosità sismica di una regione.

Una delle stazioni GPS usate per studiare il terremoto

Una stazione GPS installata vicino Norcia per studiare il terremoto (vedi la galleria fotografica delle attività INGV).

La deformazione permanente della crosta terrestre causata dal terremoto di magnitudo 6 che ha colpito la zona dell’Appennino tra Norcia e Amatrice lo scorso 24 agosto è stata misurata, oltre che dai satelliti con le tecniche radar, anche da stazioni GPS collocate a terra in un’ampia regione dell’Italia centrale. Tali stazioni appartengono alla Rete Integrata Nazionale GPS dell’INGV, all’ISPRA e al Dipartimento della Protezione Civile. Sono inoltre presenti caposaldi di reti GPS non permanenti, come la CA-GeoNet dell’INGV e l’IGM95. Altri dati GPS sono stati forniti dalle reti GNSS della Regione Abruzzo, Regione Lazio, ItalPos, NetGeo, Regione Umbria, ASI ed Euref. Le stazioni acquisiscono continuamente dati sulla loro posizione grazie ai segnali radio inviati dalla costellazione di satelliti USA in orbita intorno alla terra 24 ore al giorno da oltre 20 anni (GPS, Global Positioning System). Gli spostamenti del suolo registrati in ciascuna stazione sono stati calcolati dall’INGV analizzando i dati con differenti software scientifici (in particolare Bernese, Gamit e Gipsy) e successivamente combinati per fornire un unico risultato finale. Gli spostamenti sono stati calcolati come differenza tra le posizioni giornaliere delle stazioni nei giorni precedenti e successivi al terremoto. In questo modo sono stati ottenuti gli spostamenti massimi registrati nelle singole stazioni, compresa quella posta ad Amatrice che è la più vicina all’epicentro della scossa del 24 agosto, con un errore massimo di pochi millimetri (vedi figura sotto e il sito della Rete Integrata Nazionale GPS per maggiori dettagli sulle reti GPS presenti e i dati di spostamento cosismico alle singole stazioni).

Fig.1 Spostamenti cosismici orizzontali (frecce rosse) e verticali (frecce blu) rilevati dalla rete di stazioni GPS permanenti (quadrati neri e azzurri stazioni RING-INGV, http://ring.gm.ingv.it; quadrati arancioni stazioni ISPRA e Dipartimento della Protezione Civile) e da caposaldi di reti non permanenti (quadrati grigi caposaldi CA-GeoNet presenti in zona e in verde quelli in via misurazione; triangoli verdi caposaldi rete IGM95, http://www.igmi.org/geodetica/). Altri dati GPS sono stati forniti dalle seguenti reti GNSS: Regione Abruzzo (http://gnssnet.regione.abruzzo.it), Regione Lazio (http://gnss-regionelazio.dyndns.org), ItalPos (http://it.smartnet-eu.com), NetGeo (http://www.netgeo.it), Regione Umbria (http://www.umbriageo.regione.umbria.it), ASI (http://geodaf.mt.asi.it) ed Euref (http://www.epncb.oma.be). La stella gialla indica la posizione del terremoto di M=6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36.

Spostamenti cosismici orizzontali (frecce rosse) e verticali (frecce blu) rilevati dalla rete di stazioni GPS permanenti (quadrati neri e azzurri: stazioni RING-INGV; quadrati arancioni: stazioni ISPRA e Dipartimento della Protezione Civile) e da caposaldi di reti non permanenti (quadrati grigi: caposaldi CA-GeoNet presenti in zona e in verde quelli in via misurazione; triangoli verdi: caposaldi rete IGM95). Altri dati GPS sono stati forniti dalle seguenti reti GNSS: Regione Abruzzo, Regione Lazio, ItalPos, NetGeo, Regione Umbria, ASI ed Euref. La stella gialla indica l’epicentro del terremoto di magnitudo M6.0, del 24 agosto 2016 alle 03:36.

Le analisi preliminari basate sulle sole stazioni GPS attive al momento del terremoto mostrano che questo è stato generato da una faglia lunga oltre 18 km e inclinata di circa 50 gradi, che corre con direzione nord-nordovest – sud-sudest e che si immerge verso ovest al di sotto dell’Appennino. Il movimento di questa faglia ha causato un’estensione della catena appenninica di circa 3-4 centimetri tra il Tirreno e l’Adriatico.

Le registrazioni GPS ad alta frequenza (da 1 a 10 Hz) disponibili per alcune stazioni, mostrano chiaramente il passaggio delle onde sismiche e il conseguente movimento dinamico del suolo (vedi figura sotto).

Fig.2 Spostamento misurato dalla stazione GPS di Amatrice (AMAT, della regione Lazio), durante il terremoto di M=6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36. Sono mostrate le tre componenti del movimento: verticale (in rosso), in direzione Est (in verde) e Nord (blu). Il massimo movimento è stato di circa 15 cm, lungo la componente nord.

Spostamento misurato dalla stazione GPS di Amatrice (AMAT, della regione Lazio) durante il terremoto di magnitudo M6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36. Sono mostrate le tre componenti del movimento: verticale (in rosso), in direzione est (in verde) e nord (blu). Il massimo movimento è stato di circa 15 cm, lungo la componente nord.

In aggiunta a queste stazioni, che si trovano in gran parte in un’area più lontana dall’epicentro (far field), nell’area compresa tra Norcia e L’Aquila sono presenti oltre 120 caposaldi geodetici della Rete GPS Central Apennine Geodetic Network (CA-GeoNet), realizzata tra il 1999 e il 2000 dall’INGV proprio per studiare in dettaglio i movimenti delle faglie presenti in questa regione. Una parte di questi caposaldi si trova proprio nella zona epicentrale (near field). Questi dati permetteranno di ottenere nei prossimi giorni una immagine molto precisa sulla caratteristiche delle deformazioni avvenute nell’area più vicina all’epicentro (near field), non solo durante il terremoto, ma anche nella fase pre- e post-sismica. La figura sotto mostra una simulazione degli spostamenti cosismici attesi ai caposaldi di questa rete da un modello di faglia come quello descritto.

Fig. 3. Simulazione degli spostamenti cosismici orizzontali (frecce azzurre) attesi ai caposaldi GPS della rete CA-GeoNet presenti nella zona epicentrale (i triangoli verdi indicano le stazioni in misurazione; quelli bianchi le stazioni esistenti). Le stelle rosse rappresentano il mainshock del 24/08/2016 M=6.0, ore 03:36 italiane e le successive repliche principali. I palloni bianchi e rossi rappresentano il meccanismo focale dei terremoti, cioè alcune caratteristiche della faglia che ha generato il terremoto (in questo caso si tratta di una faglia normale o estensionale).

Simulazione degli spostamenti cosismici orizzontali (frecce azzurre) attesi ai caposaldi GPS della Rete CA-GeoNet presenti nella zona epicentrale (i triangoli verdi indicano le stazioni in misurazione; quelli bianchi le stazioni esistenti). Le stelle rosse rappresentano il terremoto principale del 24 agosto 2016, M6.0, ore 03:36 italiane e le successive repliche più forti. I meccanismi focali dei due terremoti più forti indicano che le faglie responsabili sono normali o estensionali.

I dati GPS acquisiti durante il terremoto del 24 agosto, come in occasione degli ultimi più forti terremoti italiani (Umbria-Marche nel 1997, Molise nel 2002 e L’Aquila nel 2009), permetteranno di comprendere sempre meglio l’evoluzione spazio-temporale delle deformazioni del suolo misurabili in superficie, in fase cosismica e inter-sismica, in vicinanza di faglie capaci di generare forti terremoti. L’analisi congiunta dei dati GPS con dati spaziali InSAR (vedi l’articolo del 30 agosto “La sequenza sismica in Italia centrale: un primo quadro interpretativo dell’INGV”), permetterà nei prossimi giorni di fornire un quadro originale e dettagliato delle deformazioni del suolo e delle caratteristiche della faglia, contribuendo a disegnare con sempre maggiore dettaglio il livello di pericolosità sismica dell’Appennino.

 

a cura del Gruppo di Lavoro INGV-CNT Centro Analisi Dati GPS: Marco Anzidei, Antonio Avallone, Adriano Cavaliere, Giampaolo Cecere, Daniele Cheloni, Nicola D’Agostino, Ciriaco D’Ambrosio, Roberto Devoti, Alessandra Esposito, Luigi Falco, Alessandro Galvani, Grazia Pietrantonio, Federica Riguzzi, Giulio Selvaggi, Vincenzo Sepe, Enrico Serpelloni.


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Pubblicato il 6 settembre 2016, in Approfondimenti, Sequenza sismica Amatrice, Sismicità Italia con tag , , , , , , , , , , , , , . Aggiungi il permalink ai segnalibri. 9 commenti.

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