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Terremoti, arriva il tweet con la stima rapida di epicentro e magnitudo

Dal prossimo 4 settembre, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) pubblicherà in tempo reale sul canale Twitter @INGVterremoti le localizzazioni preliminari dei terremoti calcolate in modo automatico daI software della Sala di Sorveglianza Sismica di Roma.

Un paio di minuti dopo il terremoto, per gli eventi sismici di magnitudo superiore a 3, verrà rilasciato un tweet con la stima automatica dell’epicentro e della magnitudo. Ciò avverrà solo nel caso in cui i parametri di qualità indichino che le informazioni preliminari sono sufficientemente affidabili. Questa informazione verrà “twittata” a margine della comunicazione che la Sala di Sorveglianza Sismica dell’INGV fa al Dipartimento della Protezione Civile.

La localizzazione e la magnitudo automatiche sono calcolate dal software senza intervento umano e sono dunque soggette alle incertezze delle coordinate ipocentrali e della magnitudo insite al sistema di calcolo. Fino a oggi l’INGV ha comunicato solo la localizzazione rivista dai sismologi di turno nella Sala di Sorveglianza Sismica, operazione che richiede fino a 30 minuti di elaborazione, in media circa 10-12 minuti dall’accadimento del terremoto.

Esempio dell’informazione contenuta nei due tweet per uno stesso evento. Sopra: prima stima provvisoria. Sotto: stima rivista dopo l’analisi dei sismologi nella Sala di Sorveglianza Sismica dell’INGV. Si noti la differenza di orario tra i due tweet (circa 11 minuti).

Con questa decisione, nel caso in cui avvenga un terremoto, l’INGV intende diffondere il più rapidamente possibile una prima indicazione dell’area epicentrale e della magnitudo.

La rapidità dell’informazione può andare a scapito della sua accuratezza e qualche imprecisione nella comunicazione dei dati preliminari sarà quindi possibile. Per questo motivo, magnitudo ed epicentro saranno comunicati inizialmente senza indicare valori specifici, ma fornendo un intervallo di valori per la magnitudo, mentre per quanto riguarda l’epicentro verrà indicata inizialmente la provincia dove questo ricade (o la zona se in mare o al di là dei confini nazionali).

Cos’è la localizzazione automatica e cosa succede nella Sala di Sorveglianza Sismica a seguito di un terremoto?

Nella Sala di Sorveglianza Sismica dell’INGV di Roma arrivano in tempo reale i segnali, vale a dire i sismogrammi, delle quasi 400 stazioni della Rete Sismica Nazionale e di altre reti che a essa contribuiscono. I segnali sono tutti digitali e gestiti da software dedicati. Quando un determinato numero minimo di stazioni registra un terremoto, i sistemi informatici utilizzati associano i segnali tra di loro e tentano di calcolare la localizzazione ipocentrale e di determinare la magnitudo. Nel corso di questa operazione, che può richiedere 1 o 2 minuti di tempo, viene valutata anche la bontà della determinazione con dei parametri qualitativi.

A questo punto i sismologi, che effettuano i turni 24 ore su 24, iniziano la revisione della localizzazione e della magnitudo: analizzano i singoli segnali, verificano che i software abbiano funzionato correttamente nell’identificare l’arrivo delle onde P e delle onde S e nel calcolare le ampiezze massime. Al termine della revisione, viene ricalcolata la posizione ipocentrale (latitudine, longitudine, profondità) e stimata nuovamente la magnitudo. A seconda della magnitudo del terremoto – e quindi del numero di stazioni sismiche che lo hanno registrato – e delle complessità geologiche della regione colpita, possono essere necessari fino a 30 minuti per completare la revisione.

Queste informazioni riviste sono quelle che oggi vengono pubblicate sul sito dell’Osservatorio Nazionale Terremoti (ONT, http://cnt.rm.ingv.it/) e diffuse attraverso i canali social INGVterremoti di Twitter e Facebook.

Cosa succede a partire dal 4 settembre?

Dal 4 settembre, una volta disponibile la localizzazione automatica, l’INGV rilascerà la nuova comunicazione del dato preliminare automatico via Twitter segnalando che si tratta di una informazione non verificata con l’indicazione [STIMA PROVVISORIA]; la magnitudo verrà fornita con un intervallo di valori e l’area sarà indicata con la zona o la provincia all’interno della quale ricade l’epicentro.

Un esempio di tweet per una localizzazione automatica è questo:

[STIMA PROVVISORIA] #terremoto Mag tra 3.1 e 3.7, ore 17:54 IT del 25-08-2018, prov/zona Campobasso, #INGV_20497831

Al termine della revisione da parte dei turnisti, verrà reso pubblico il dato definitivo con l’indicazione [DATI RIVISTI]. La revisione può riguardare sia la posizione dell’ipocentro (latitudine, longitudine, profondità), sia la magnitudo.

Un esempio di tweet per la localizzazione rivista dello stesso evento di cui sopra è questo:

[DATI RIVISTI] #terremoto ML 3.3 ore 17:54 IT del 25-08-2018 a 4 km SE Montecilfone (CB) Prof=22Km #INGV_20497831

Cosa cambia?

Si tratta di un modo nuovo di comunicare le informazioni sui terremoti. Un dato provvisorio è per definizione destinato a essere rivisto ed eventualmente modificato con le tempistiche abitualmente necessarie per avere la stima definitiva.

Riguardo alla magnitudo, verrà inizialmente indicato un intervallo di valori, la cosiddetta forchetta, per esempio tra 4.0 e 4.6. Il valore finale spesso è intorno al valore centrale, ma potrà essere anche vicino ai due limiti. In rari casi (meno del 5%) potrebbe risultare al di fuori di questo intervallo.

E’ bene ricordare che esiste anche la probabilità, seppur molto bassa, di un falso allarme, vale a dire l’annuncio di un terremoto che non è realmente avvenuto. Tuttavia durante la lunga sperimentazione che abbiamo effettuato si è avuto un unico caso su oltre 1500 eventi determinati. E’ comunque un’evenienza possibile.

E’ utile anche sapere che una percentuale significativa (circa il 20 – 25 %) di terremoti che avvengono realmente sul territorio italiano e nei mari e nelle aree limitrofe non verranno “comunicati preliminarmente”, a causa della scarsa accuratezza della localizzazione; questo accade principalmente nei casi di epicentri in mare (quando la copertura della rete sismica è inefficace), quando avvengono due terremoti quasi in contemporanea in due diverse zone o in altri casi eccezionali, come in presenza di guasti a una o più stazioni sismiche.

Perchè solo su Twitter?

La localizzazione e la magnitudo automatiche verranno rese pubbliche solo attraverso Twitter e non su altri canali social, quali Facebook, o sulle pagine web di INGV, almeno in una prima fase.

Questa scelta dipende esclusivamente dalle caratteristiche di Twitter rispetto ad altre piattaforme. Su Twitter, infatti, la cronologia è ancora l’elemento predominante (ma non esclusivo) nella costruzione della cosiddetta “timeline”, la sequenza di informazioni fornite agli utenti. E’ quindi agevole avere la cronologia esatta delle informazioni.

Su altre piattaforme l’elemento cronologico è meno in evidenza, quindi si rischierebbe che il pubblico veda un’informazione provvisoria e non quella rivista. Sul portale web dell’INGV, invece, data l’ufficialità delle informazioni diffuse al pubblico, abbiamo ritenuto, al momento, di rilasciare solo informazioni certificate.


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Aggiornamento sequenza sismica in provincia di Campobasso, 20 agosto 2018 ore 15:00

In questo articolo facciamo un breve aggiornamento sulla sismicità in corso nell’area colpita dal terremoto di magnitudo Ml 5.2 (Mw 5.1) del 16 agosto 2018 alle ore 20:19 italiane e sulle localizzazioni degli eventi più forti.

Sismicità da 1 gennaio al 20 agosto (ore 15:00). In rosso gli eventi sismici dal 14 al 20 agosto. La stella rossa è l’epicentro del terremoto di magnitudo Mw 5.1 delle ore 20:19.

Alle ore 15:00 di oggi, 20 agosto 2018, gli eventi localizzati nell’area, a partire dal 14 agosto, sono quasi 200, di cui 9 di magnitudo maggiore o uguale a 3.0; di questi, due hanno avuto magnitudo Mw 4.6 e Mw 4.4, avvenuti il 14 ed il 16 agosto rispettivamente, ed uno, la scossa principale, ha avuto magnitudo Mw 5.1.  Nella giornata di oggi sono stati registrati due terremoti con magnitudo superiore a 2.0, il più forte dei quali è un evento avvenuto alle ore 02:07 di magnitudo ML 3.0.

Data e Ora (Italia)   Magnitudo   Zona  Prof.
2018-08-20 02:07:04 ML 3.0 3 km SE Montecilfone (CB) 26
2018-08-20 02:06:48 ML 2.1 6 km SE Montecilfone (CB) 17

Come riportato nell’articolo del 18 agosto, il Gruppo Operativo SISMIKO ha installato nella zona alcune stazioni sismiche temporanee che hanno migliorato il livello di detezione dei terremoti da parte della Rete Sismica Nazionale (RSN). La zona risultava ben monitorata, ma infittire la rete di monitoraggio sismico è molto importante per migliorare le localizzazioni ottenute dalla Sala di Sorveglianza Sismica (in particolare la profondità) e caratterizzare così le faglie attive.

Per quanto riguarda gli eventi principali della sequenza, come anticipato nell’articolo precedente, le elaborazioni per il calcolo dell’ipocentro effettuate dai ricercatori INGV mostrano che valori di profondità compresi tra 9 e 20 km risultano ugualmente compatibili con le osservazioni. Tuttavia una profondità maggiore di 9 km è stata comunque fin da subito ritenuta più compatibile con il vasto risentimento regionale dell’evento più forte, con le accelerazioni massime registrate alle stazioni più vicine di circa il 4% di g (in particolare 4.6 % di g alla stazione SGPA). Inoltre le determinazioni ipocentrali fatte nell’ultimi due giorni, da quando ci sono le stazioni temporanee, localizzano eventi anche a profondità di poco maggiori di 20 km.

Per questo motivo, nella giornata di oggi, le localizzazioni dei tre eventi principali, quelli di magnitudo superiore a 4.0, sono state ricalcolate dagli analisti INGV del Bollettino Sismico Italiano: sono stati ricontrollati i valori dei tempi di arrivo delle fasi sismiche e valutato il contributo delle singole stazioni, soprattutto quelle a distanza notevole dagli epicentri. L’incertezza sulla profondità risulta così ridotta ed i valori medi compresi tra i 17 ed i 20 km. Inoltre le localizzazioni epicentrali sono leggermente cambiate: per gli eventi del 16 agosto si tratta di piccole variazioni, mentre l’evento del 14 agosto, pur mantenendo la stessa profondità, è stato rilocalizzato più a nord, ad una minore distanza dal comune più vicino, Montecilfone (CB). In tabella sono riportate le localizzazioni riviste:

Data e Ora (Italia)   Magnitudo   Zona  Prof.
2018-08-16 22:22:34 Mw 4.4 5 Km SE Montecilfone (CB) 17 km
2018-08-16 20:19:04 Mw 5.1 4 Km SE Montecilfone (CB) 20 km
2018-08-14 23:48:30 Mw 4.6 2 Km SE Montecilfone (CB) 19 km

Nonostante queste nuove elaborazioni, per determinare in modo definitivo le profondità ipocentrali saranno necessarie analisi di maggiore dettaglio e l’utilizzo di un modello crostale specifico.


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#villaggioperlaterra: tornano i ricercatori INGV dal 21 al 25 aprile

Si avvicina l’appuntamento con il Villaggio per la Terra che si svolgerà al Galoppatoio di Villa Borghese e sulla Terrazza del Pincio a Roma dal 21 al 25 aprile, con cinque giorni di iniziative
dedicate alla tutela del pianeta, per creare e diffondere una maggiore sensibilizzazione verso l’ambiente attraverso la condivisione, il divertimento, la conoscenza, le esperienze. Dedicato sia ai grandi che ai più piccoli, agli sportivi, alle famiglie, agli studenti e agli esperti, nel villaggio sono in programma eventi di musica, scienza, sport, giochi, arte e cibo.

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) sarà presente anche quest’anno, dopo l’esperienza straordinaria della precedente edizione.

Alla Terrazza del Pincio dalle ore 10.00 alle ore 18.00 presso lo stand dell’INGV sarà possibile:

– partecipare ai laboratori di sismologia e vulcanologia, per conoscere le differenze tra un’eruzione effusiva ed esplosiva, e per approfondire gli aspetti più sconosciuti dei terremoti, anche attraverso story maps.

– osservare in diretta il lavoro di monitoraggio della sismicità italiana attraverso la rete sismica nazionale.

incontrare i ricercatori dell’INGV su temi come Roma e i terremoti; I recenti eventi in Appennino Centrale; La comunicazione social dei terremoti;  Antartide, laboratorio infinito; l’inquinamento ambientale.

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In caso di pioggia, i laboratori saranno sospesi. Per eventuali variazioni di programma, controllare il sito www.villaggioperlaterra.it.

Al Villaggio per la Terra si celebrerà l’Earth Day, giunto alla sua 47ma edizione, l’evento più importante al mondo per la sensibilizzazione alla tutela della Terra, celebrato i 22 aprile da un miliardo di persone nei 193 Paesi membri delle Nazioni Unite. Sulla Terrazza del Pincio si svolgerà il Concerto per la Terra.

Per un dettagliato programma: http://www.villaggioperlaterra.it/programma.

SHAKEMOVIE: Propagazione (preliminare) delle onde sismiche del terremoto del 30 ottobre 2016 ore 07:40 (M 6.5)

L’INGV ha realizzato il video dell’animazione della propagazione sulla superficie terrestre delle onde sismiche generate dal terremoto di Mw 6.5 delle ore 07.40 del 30 ottobre 2016 che ha coinvolto l’Italia Centrale.


L’animazione è necessariamente preliminare in quanto saranno noti solo nei prossimi giorni i dettagli del processo di rottura che, per eventi di questa magnitudo, sono fondamentali per un’accurata simulazione della propagazione delle onde. Una volta analizzati saranno inclusi in un’animazione a più alta risoluzione.

La scala dei colori è otto volte superiore allo shakemovie realizzato per il terremoto di 24 agosto 2016.


Le onde di colore blu indicano che il suolo si sta muovendo velocemente verso il basso, quelle di colore rosso indicano che il suolo si sta muovendo verso l’alto. L’intensità del colore è maggiore per spostamenti verticali più veloci.
Ogni secondo dell’animazione rappresenta un secondo in tempo reale. Sono rappresentati i primi 2 minuti a partire dall’origine dell’evento sismico.

Non si tratta di un’animazione artistica ma della soluzione delle equazioni che descrivono il processo di propagazione.
La velocità e l’ampiezza delle onde sismiche dipendono dalle caratteristiche della sorgente sismica, dal tipo di suolo che attraversano e anche dalla topografia. Esse, quindi, non si propagano in maniera uniforme nello spazio e luoghi posti alla stessa distanza dall’epicentro risentono del terremoto in maniera completamente diversa. In questo caso si osserva, ad esempio, che le onde si sono propagate con maggiore intensità e più a lungo verso le regioni adriatiche, verso il Lazio e la Toscana meridionale.

L’animazione è generata attraverso la procedura descritta in questo articolo del blog.

snapshot

Dettaglio tecnico:

per ridurre i tempi di calcolo e viste le limitate conoscenze attuali dei dettagli del sottosuolo, la simulazione a scala italiana di questa animazione è relativamente “a bassa frequenza”, visualizza cioè le frequenze delle onde fino a 0.25 Hz. Questo significa che il fronte d’onda “interagisce” con oggetti delle dimensioni di 2/4 km. La risposta sismica locale è quindi limitata agli effetti di strutture geologiche di queste dimensioni. Aumentando il contenuto in frequenze, si evidenzierebbero dettagli più piccoli e, ad esempio, l’amplificazione dovuta ai sedimenti. 

Per migliorare la visualizzazione delle onde lontano dall’epicentro, la scala dei colori è saturata a 0.08 m/s: tutti i valori superiori a 0.08 o inferiori a -0.08 hanno lo stesso coloro rosso scuro – blu scuro, rispettivamente.

a cura di Emanuele Casarotti e Federica Magnoni (INGV).


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SHAKEMOVIE: Propagazione delle onde sismiche del terremoto del 26 ottobre 2016 ore 21:18 (M 5.9)

L’INGV ha realizzato il video dell’animazione della propagazione sulla superficie terrestre delle onde sismiche generate dal terremoto di Mw 5.9 delle ore 21.18 del 26 ottobre 2016 che ha coinvolto le province di Macerata, Rieti, L’Aquila, Perugia, Ascoli Piceno.

Le onde di colore blu indicano che il suolo si sta muovendo velocemente verso il basso, quelle di colore rosso indicano che il suolo si sta muovendo verso l’alto. L’intensità del colore è maggiore per spostamenti verticali più veloci.
Ogni secondo dell’animazione rappresenta un secondo in tempo reale. Sono rappresentati i primi 85 secondi a partire dall’origine dell’evento sismico.

Non si tratta di un’animazione artistica ma della soluzione delle equazioni che descrivono il processo di propagazione.
La velocità e l’ampiezza delle onde sismiche dipendono dalle caratteristiche della sorgente sismica, dal tipo di suolo che attraversano e anche dalla topografia. Esse, quindi, non si propagano in maniera uniforme nello spazio e luoghi posti alla stessa distanza dall’epicentro risentono del terremoto in maniera completamente diversa. In questo caso si osserva, ad esempio, che le onde si sono propagate con maggiore intensità e più a lungo verso Nord-Est, lungo le coste delle regioni adriatiche, verso il Lazio e la Toscana meridionale.

L’animazione è generata attraverso questa procedura:

1) le onde sismiche sono registrate dei sismometri della Rete Sismica Nazionale dell’INGV e vengono analizzate per determinare i parametri fondamentali del terremoto come epicentro, tempo origine, magnitudo. Per i terremoti con magnitudo superiore a 3.5 viene calcolato anche il “tensore del momento sismico” che è una descrizione matematica delle forze in gioco sulla faglia che ha generato l’evento sismico.

2) viene costruito un modello tridimensionale della regione interessata che include complessità geologiche come la Moho e la presenza di suoli “soffici” (come i sedimenti alluvionali della Pianura Padana e di alcuni bacini appenninici).

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La tomografia sismica è un metodo usato per lo studio dell’interno della Terra in cui determinare la velocità delle onde sismiche attraverso l’analisi dei sismogrammi. In figura alcune sezioni del modello tomografico 3D utilizzato in questa simulazione, i colori rappresentano le diverse velocità delle onde sismiche P, dal rosso (2000 m/s) nelle aree con velocità minori (bacini alluvionali) fino al blu scuro (8000 m/s) nelle aree più veloci. (Di Stefano & Ciaccio 2014)

3) utilizzando il modello 3D ed il tensore momento sismico, viene simulata la propagazione delle onde sismiche tenendo conto della risposta sismica locale, come l’amplificazione delle onde nei bacini alluvionali (terreni soffici) e l’aumento di velocità delle onde sismiche in terreni rocciosi.
Le equazioni sono risolte attraverso il software SPECFEM3D (Peter et al. 2012, https://github.com/geodynamics/specfem3d) al cui sviluppo collaborano ricercatori INGV.

4) i sismogrammi e l’evoluzione dei valori della velocità del suolo sulla superficie terrestre sono salvati e visualizzati attraverso Paraview (http://www.paraview.org).

Questo tipo di simulazioni è possibile solo da poco tempo, da quando sono disponibili supercomputer che permettono di eseguire calcoli in parallelo. Per questa simulazione (relativamente piccola) sono stati utilizzati 512 processori, per un totale di 5000 minuti di tempo calcolo e 256 GB di memoria.

L’analisi della differenze tra i sismogrammi prodotti da questo tipo di simulazioni e quelli misurati in realtà offrono informazioni cruciali non solo per la determinazione della sorgente sismica e delle caratteristiche del sottosuolo ma anche per la previsione delle scuotimento del suolo prodotto da ipotetici eventi sismici.

Dettaglio tecnico:
per ridurre i tempi di calcolo e viste le limitate conoscenze attuali dei dettagli del sottosuolo, la simulazione a scala italiana di questa animazione è relativamente “a bassa frequenza”, visualizza cioè le frequenze delle onde fino a 0.5 Hz. Questo significa che il fronte d’onda “interagisce” con oggetti delle dimensioni di 1.5-2 km. La risposta sismica locale è quindi limitata agli effetti di strutture geologiche di queste dimensioni. Aumentando il contenuto in frequenze, si evidenzierebbero dettagli più piccoli e, ad esempio, l’amplificazione dovuta ai sedimenti. Per migliorare la risoluzione nella regione vicino all’epicentro, i primi 30 secondi di animazione sono stati ottenuti attraverso una simulazione locale a più alta frequenza (fino a 2 Hz). Per ragioni di visualizzazione la topografia è stata aumentata di 3 volte.

a cura di Emanuele Casarotti e Federica Magnoni (INGV).


Bibliografia:

Peter Daniel, Dimitri Komatitsch, Yang Luo, Roland Martin, Nicolas Le Goff, Emanuele Casarotti, Pieyre Le Loher, et al. 2011. “Forward and Adjoint Simulations of Seismic Wave Propagation on Fully Unstructured Hexahedral Meshes.” Geophys. J. Int. 186 (2): 721–39. doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05044.x.

Global Shakemovie: http://global.shakemovie.princeton.edu

R. Di Stefano, M.G. Ciaccio, The lithosphere and asthenosphere system in Italy as inferred from the Vp and Vs 3D velocity model and Moho map, Journal of Geodynamics, Volume 82, December 2014, Pages 16-25, ISSN 0264-3707, http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2014.09.006.


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