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Pubblicata la nuova versione di ITACA, il Database Italiano delle registrazioni accelerometriche

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E’ stata appena pubblicata la versione 3.0 di ITACA, l’ITalian ACcelerometric Archive (http://itaca.mi.ingv.it/): è la banca dati delle registrazioni accelerometriche dei terremoti con magnitudo superiore a 3.0 avvenuti dal 1972 al 2018 in Italia, o in paesi limitrofi con risentimenti in Italia.

ITACA è il risultato di un percorso mai interrotto, ormai più che decennale. Nel 2007, infatti, veniva pubblicata la prima versione, al termine della convenzione tra INGV e Dipartimento della Protezione Civile nel biennio 2004-2006 (http://istituto.ingv.it/index.php/it/2-non-categorizzato/98-convenzione-quadro-tra-ingv-e-dpc). Da allora, l’archivio è stato aggiornato con cadenza annuale, non solo con i dati dei terremoti avvenuti nel periodo, ma è stato anche arricchito progressivamente con informazioni nuove e più accurate (per esempio sulla caratterizzazione dei siti delle stazioni), con nuovi strumenti per la consultazione, la selezione e l’elaborazione delle registrazioni.

La raccolta sistematica di registrazioni accelerometriche è motivata dalla necessità di avere sempre a disposizione dati aggiornati per applicazioni sismologiche e ingegneristiche, come ad esempio la valutazione del comportamento strutturale delle opere civili o geotecniche, la calibrazione di leggi predittive del moto del suolo, o il calcolo delle mappe di scuotimento.

Il costante aggiornamento della banca dati si è rivelato fondamentale per realizzare in tempi brevi una serie di prodotti utili alla società. Tra le applicazioni più recenti dei dati accelerometrici contenuti in ITACA, ricordiamo la selezione dell’input per le simulazioni numeriche monodimensionali della microzonazione sismica di terzo livello dei 138 comuni maggiormente danneggiati dalla sequenza dell’Italia centrale del 2016-2017 (https://www.centromicrozonazionesismica.it/it/attivita/terremoto-centro-italia). Un’altra importante applicazione dei dati di ITACA è stata la selezione dei modelli predittivi del moto del suolo per il calcolo del nuovo modello di pericolosità sismica a scala nazionale (https://ingvcps.wordpress.com/2015/04/02/aggiornamento-del-modello-di-pericolosita-sismica-di-lungo-termine-per-litalia/) che sarà rilasciato a breve. Infine, in fase di emergenza sismica, la raccolta e la rapida elaborazione delle registrazioni è stata fondamentale per il calcolo delle Shakemaps (http://shakemap.rm.ingv.it/).

Gli accessi numerosi e continui a ITACA sin dalla pubblicazione testimoniano che in questi anni è diventato un riferimento e una fonte di informazioni fondamentali non solo per i ricercatori, ma anche per molti professionisti.

La versione 3.0 di ITACA (http://itaca.mi.ingv.it/) è la risposta alla necessità di innovazione attraverso l’adozione di strumenti software più aggiornati, utili a migliorare la velocità della selezione dei dati e l’accessibilità alle informazioni contenute.

Tra le principali novità segnaliamo:

  • La possibilità di effettuare l’accesso al sito tramite il proprio account google o orcid
  • L’adozione della base cartografica Openstreetmap (https://www.openstreetmap.org/)
  • Un’ampia documentazione, inclusa la statistica sui dati contenuti (Figura 1)
  • Il link alle mappe di scuotimento degli eventi sismici (http://shakemap.rm.ingv.it/)
  • Le analisi sismologiche finalizzate alla caratterizzazione della risposta dei siti di registrazione (Figura 2)
  • La pubblicazione di mappe geotematiche e parametri di sito quali la frequenza di risonanza e la velocità delle onde di taglio calcolata al substrato sismico.
  • Le informazioni relative alla sorgente sismica, di cui è riportata la geometria della faglia e le coordinate del punto di enucleazione
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Figura 1 – Dettaglio della statistica dei contenuti di ITACA 3.0: distribuzione delle registrazioni in funzione della magnitudo di evento e della distanza epicentrale sorgente – sito.

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Figura 2 – Rapporto tra la componente orizzontale e verticale dello spettro di Fourier (fase S) per la stazione di Amatrice (IT.AMT).

I numeri di ITACA 3.0 sono:

  • 1882 terremoti dal 1972 al 2018, nell’intervallo di magnitudo 3 – 6.9.
  • 1543 stazioni appartenenti alle due maggiori reti nazionali (Rete Accelerometrica Nazionale, RAN – gestita da DPC -, e Rete Sismologica Nazionale, RSN – gestita da INGV), una serie di reti regionali, tra cui quella dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale di Trieste, e reti temporanee per lo studio degli effetti di sito, quali la rete 3A, installata nei comuni del centro Italia nel 2016.
  • 43258 forme d’onda che sono distribuite sia nella versione originale sia nella versione elaborata, dopo un attento controllo degli errori e l’eliminazione del rumore eventualmente presente attraverso procedure di filtraggio del segnale. Insieme alle registrazioni accelerometriche vengono distribuite le forme d’onda di velocità e spostamento e gli spettri di risposta elastici in accelerazione e spostamento, calcolati assumendo il 5% del rapporto di smorzamento critico (Figura 3).
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Figura 3 – Componente E-W della registrazione accelerometrica del terremoto del 24 Agosto 2016 (Mw 6.0) alla stazione Amatrice (IT.AMT).

A cura di Lucia Luzi e Giovanni Lanzano, INGV Milano.


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Cosa succede quando le faglie si parlano

Il moto delle placche tettoniche produce il lento accumulo di grandi quantità di energia, attraverso la deformazione di grandi volumi di roccia e l’accumulo di sforzo all’interno della crosta terrestre. E’ noto che un terremoto è causato da un’improvvisa rottura della crosta terrestre, accompagnata dal movimento relativo di due blocchi di crosta attraverso una superficie di contatto comunemente indicata come “faglia”. La rottura produce il rilascio istantaneo dell’energia accumulata nel corso di decenni o di secoli.

Le faglie interagiscono tra loro. Lo spostamento di masse crostali associato alla rottura su una faglia perturba il volume circostante, per decine o a centinaia fino a migliaia di chilometri, a seconda della energia liberata dal terremoto. Queste variazioni alterano lo stato di sforzo sulle faglie limitrofe, diminuendo il carico e quindi allontanando il tempo del prossimo terremoto o, al contrario, caricandole ulteriormente e portandole più vicine alla rottura.

Negli ultimi decenni, in Italia si sono verificate sequenze sismiche con terremoti di magnitudo simile tra loro, avvenuti nella stessa area a distanza di pochi secondi (Irpinia, 1980), poche ore (Molise, 2002), pochi giorni (Umbria-Marche, 1997; Emilia Romagna, 2012) o pochi mesi (es: Italia centrale, 2016). Questi eventi fanno ipotizzare che la rapida successione di terremoti non sia casuale. Infatti, per alcuni di questi è stato dimostrato che gli eventi precedenti hanno favorito l’accadimento di quelli che sono seguiti, anticipandone quindi il tempo di accadimento (es.: Nostro et al., 2005; Nespoli et al., 2017).

In generale, il fatto che un terremoto possa avvenire prima è percepito come un evento nefasto. Tuttavia, relativamente al danno potenziale, questo non è necessariamente un accadimento totalmente negativo. Infatti, le variazioni di sforzo prodotte da eventi precedenti possono avvicinare nel tempo la rottura su una faglia adiacente, ma potrebbero modificarne le modalità di accadimento, anche limitandone l’energia emessa.

Figura 1

Figura 1 – Mappa della sequenza sismica dell’Italia centrale del 2016. In figura sono riportati gli eventi dall’inizio della sequenza (24 agosto) al 30 ottobre, giorno in cui si è verificato il terremoto più forte (MW 6.5). Il colore e la dimensione dei simboli cambia in funzione del tempo di accadimento e della magnitudo (tranne per gli eventi di magnitudo inferiore a 2, che sono riportati in bianco). Sono indicati anche i meccanismi focali dei 4 terremoti maggiori e la proiezione in superficie dei piani di faglia associati a questi eventi. Le linee più spesse indicano l’intersezione dei piani con la superficie (figura tratta da Pino et al., 2019).

Nel corso della sequenza sismica dell’Italia centrale del 2016, nell’arco di un paio di mesi si sono verificati diversi terremoti di magnitudo rilevante, nel quadro della sismicità che interessa il territorio italiano (Figura 1). Al primo terremoto del 24 agosto 2016 di magnitudo MW 6.0, con epicentro localizzato nel comune di Accumoli (RI), hanno fatto seguito i due terremoti del 26 ottobre 2016, di magnitudo rispettivamente MW 5.4 e MW 5.9 e localizzati a Visso (MC), oltre 20 km a N-NO rispetto al primo evento. Infine, quattro giorni più tardi, il 30 ottobre, nell’area compresa tra gli eventi sismici del 24 agosto e del 26 ottobre è avvenuto il terremoto di Norcia (PG), il più forte della sequenza, con magnitudo MW 6.5.

Come nei casi citati, anche per la sequenza del 2016 è ipotizzabile un effetto “a cascata” dei terremoti precedenti sui successivi. Il calcolo delle variazioni causate dal terremoto del 24 agosto e da quelli del 26 ottobre sulla faglia che poi si romperà il 30 ottobre (Figura 2) mostra che i terremoti precedenti hanno modificato il campo di sforzo, diminuendo il carico sulla parte meridionale e su quella settentrionale della faglia, incrementando invece significativamente lo sforzo nella zona centrale, soprattutto nella porzione più profonda della faglia. Da qui la mattina del 30 ottobre partirà poi la rottura, rimanendo per lo più limitata all’area in cui lo sforzo era stato incrementato (Figura 3).

Figura 2

Figura 2 – Variazione dello sforzo (sforzo di Coulomb) sul piano di faglia del terremoto di Norcia, causata dai 3 eventi più forti della sequenza, precedenti al 30 ottobre. In ogni pannello è riportata la variazione causata dal terremoto avvenuto al tempo indicato sopra (in b e c la variazione è cumulata a quelle prodotte dai terremoti precedenti). Sono riportate anche le localizzazioni dei terremoti avvenuti entro 350 m dal piano di faglia e il loro tempo di accadimento è indicato secondo la scala di colore riportata nel pannello a. La stella indica il punto in cui è partita la rottura del 30 ottobre (figura tratta da Pino et al., 2019).

La struttura interessata dall’evento del 30 ottobre ha una superficie di circa 440 km2, due volte quella realmente attivata dal terremoto (Falcucci et al., 2018). Se questa si fosse rotta per intero in un unico terremoto l’energia emessa sarebbe stata almeno doppia, dando un terremoto di magnitudo almeno MW 6.7.

Figura 3

Figura 3 – Mappa della dislocazione associata alla rottura del terremoto del 30 ottobre, ottenuta dai risultati delle analisi sismologiche e geodetiche (Chiaraluce et al., 2017; Cheloni et al., 2017). Sono riportate anche le localizzazioni dei terremoti avvenuti entro 350 m dal piano di faglia e il loro tempo di accadimento è indicato secondo la scala di colore riportata nella figura 2a. La stella e la freccia indicano rispettivamente il punto in cui è partita la rottura del 30 ottobre e la direzione dominante della sua propagazione (figura tratta da Pino et al., 2019).

Che il terremoto avrebbe potuto essere più grande lo si può dedurre anche dal fatto che, pur avendo rilasciato energia sismica circa 7 volte maggiore – con uno spostamento relativo tra i due blocchi crostali mediamente doppio – rispetto al terremoto del 24 agosto, questi due eventi hanno rotto una superficie di dimensione simile. Questa evidenza suggerisce che, se gli eventi precedenti non avessero “bloccato” la porzione meridionale e quella settentrionale della faglia, il terremoto del 30 ottobre avrebbe avuto energia per rompere l’intera superficie di 440 km2.

Considerando che in quest’area i lenti movimenti tettonici accumulano sforzo con un tasso di 0.0028 bar/anno (Mildon et al., 2017), l’incremento di sforzo prodotto dai maggiori terremoti della sequenza sulla faglia del 30 ottobre (1.13 bar) corrispondono a un avanzamento nel tempo di circa 400 anni. Ma assumendo per questa faglia il tempo di accadimento dell’ultimo terremoto (500 A.D.) e il tempo di ricorrenza (1627 anni) utilizzato per i calcoli di pericolosità sismica (Akinci et al., 2009), in assenza di variazioni prodotte da altri eventi sismici, il prossimo terremoto su questa faglia sarebbe avvenuto tra circa 110 anni. Questo quindi è il tempo di cui è stato anticipato il terremoto avvenuto il 30 ottobre.

Si può quindi concludere che gli eventi precedenti hanno anticipato di oltre un secolo l’accadimento del terremoto del 30 ottobre, ma allo stesso tempo ne hanno limitato la magnitudo, verosimilmente dimezzando l’energia disponibile, che corrisponde a un decremento della magnitudo pari a 0.2.

Quest’analisi dimostra che il monitoraggio della sismicità con reti sismiche molto fitte e una conoscenza approfondita della geometria delle faglie rendono possibile questo tipo di analisi in tempo quasi reale e quindi si potrebbero identificare le aree verosimilmente interessate da prossimi terremoti. Purtroppo queste condizioni non sono sempre verificate. Un esempio per tutti, a oggi non è stata ancora individuata la faglia responsabile del terremoto dello Stretto di Messina del 1908, il più forte avvenuto in Italia da quando registriamo strumentalmente i terremoti e uno dei più disastrosi nella storia dell’intera umanità.

I risultati di questo studio sono stati appena pubblicati in un articolo sulla rivista Scientific Reports, scaricabile a questo link.

A cura di Nicola Alessandro Pino e Vincenzo Convertito, INGV-Osservatorio Vesuviano.


Riferimenti bibliografici

Akinci et al. Effect of time dependence on probabilistic seismic-hazard maps and deaggregation for the central Apennines, Italy, Bull. Seismol. Soc. Am. 99, 585–610, 2009.

Cheloni, D. et al. Geodetic model of the 2016 Central Italy earthquake sequence inferred from InSAR and GPS data. Geophys. Res. Lett. 44, 6778–6787, 2017.

Chiaraluce, L. et al. The 2016 Central Italy seismic sequence: A first look at the mainshocks, aftershocks and source models. Seismol. Res. Lett. 88, 757–771, 2017.

Falcucci et al. The Campotosto seismic gap in between the 2009 and 2016–2017 seismic sequences of central Italy and the role of inherited lithospheric faults in regional seismotectonic settings, Tectonics, 37, 2425–2445, 2018.

Mildon, Coulomb stress transfer and fault interaction over millennia on non-planar active normal faults: the MW 6.5–5.0 seismic sequence of 2016-2017, central Italy, Geophys. J. Int., 210, 1206–1218, 2017.

Nespoli et al. Effects of layered crust on the coseismic slip inversion and related CFF variations: Hints from the 2012 Emilia Romagna earthquake, Phys. Earth Planet. Int., 273, 23-35, 2017.

Nostro et al. Coulomb stress changes caused by repeated normal faulting earthquakes during the 1997 Umbria‐Marche (central Italy) seismic sequence, J. Geophys. Res., B05S20, 2005.

Pino et al. Clock advance and magnitude limitation through fault interaction: the case of the 2016 central Italy earthquake sequence, Scientific Reports, doi:10.1038/s41598-019-41453-1, 2019.


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Le donne dell’INGV per la Giornata Internazionale delle donne e delle ragazze nella Scienza

L’11 febbraio si celebra in tutto il mondo la Giornata Internazionale delle donne e delle ragazze nella scienza, nata nel 2015 sotto l’egida delle Nazioni Unite per riconoscere l’importante ruolo delle donne nella scienza come agenti del cambiamento e dell’innovazione nonostante siano ancora non equamente rappresentate (https://womeninscienceday.org).

Vogliamo testimoniare la nostra presenza e la nostra partecipazione con le immagini che rappresentano le donne e le ragazze dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia nel corso delle loro attività di lavoro, ricerca, monitoraggio e sviluppo.

Il video e le fotografie che seguono rappresentano una sintetica panoramica delle variegate attività svolte quotidianamente dalle donne dell’istituto.

 

Evento sismico Ml 4.6 in provincia di Ravenna del 15 gennaio 2019

Alle ore 00:03 italiane del 15 gennaio 2019 un evento sismico di magnitudo Ml 4.6 è stato localizzato dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV a 11 km di distanza dalla città di Ravenna e ad una profondità di 25 chilometri.

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Epicentro del terremoto di magnitudo 4.6 e sismicità dal 1.1.2018 (in giallo) e dal 1.1.1985 (in blu).

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Ciao Enzo

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Enzo Boschi, 27 febbraio 1942 – 21 dicembre 2018

Ha atteso che fossero tutti stabilizzati, poi se n’è andato. Questo pensiero ha attraversato molti di noi alla notizia della scomparsa del Prof. Enzo Boschi. Ieri era stata una giornata straordinaria per l’Ente, con la firma di oltre cento contratti di lavoro ai “precari” storici, e lui non poteva scegliere un giorno qualunque per andar via. Quando era presidente dell’INGV si è a lungo battuto per aumentare la dotazione organica dell’Istituto, puntando sulla forza delle idee dei giovani, mandandoli a perfezionarsi all’estero, e impegnandosi per garantirgli un futuro.

Il Prof. Boschi era stato negli anni ‘80 il protagonista del grande rilancio dell’ING (Istituto Nazionale di Geofisica), dopo che il terremoto dell’Irpinia aveva mostrato le gravi lacune del sistema di osservazione dei terremoti in Italia. Alla fine degli anni ’90 fu l’artefice della nascita dell’INGV, nato dalla fusione dei maggiori Enti di ricerca sismologica, vulcanologica, geofisica e geochimica italiani, che è diventato uno dei maggiori Istituti di ricerca mondiali per lo studio della Terra.
I colleghi vecchi e nuovi piangono la sua scomparsa e si uniscono al dolore dei familiari, consapevoli del segno che ha lasciato.

 

La camera ardente sarà aperta alle ore 12.45 di lunedì 24 dicembre all’obitorio della Certosa di Bologna. I funerali si svolgeranno lunedì 24 dicembre alle ore 14.30 nella chiesa di San Paolo Maggiore, in via de’ Carbonesi 18 a Bologna.

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