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Il rilievo macrosismico nella sismologia moderna: Il gruppo operativo QUEST dell’INGV

Cos’è e a che serve il rilievo macrosismico

La sismologia moderna è una scienza prevalentemente strumentale. Oggi, infatti, le più recenti tecnologie mettono a nostra disposizione sofisticati e sensibili strumenti di ultima generazione, che permettono di registrare i più piccoli movimenti di deformazione della crosta terrestre, il passaggio delle più deboli onde sismiche, neppure lontanamente percepibili dall’uomo, ma anche le più forti accelerazioni del suolo prodotte dai grandi terremoti. Abbiamo software che, usando i dati strumentali, consentono di ricostruire in 3D la frattura (faglia) che ha generato un forte terremoto e la distribuzione nel tempo e nello spazio di tutte le scosse di una sequenza sismica. In quest’ottica potremmo chiederci che senso abbia rilevare, ancora oggi, gli effetti causati da un terremoto sulle persone, sugli oggetti e sulle costruzioni, e assegnare un’intensità macrosismica ad ogni singola località come già si faceva 100 e più anni fa, agli albori della sismologia come disciplina scientifica.

In realtà la macrosismologia – quella branca della sismologia che studia gli effetti (transitori e permanenti) causati dai terremoti sul contesto antropico e ambientale, classificandoli in gradi di intensità secondo quei particolari strumenti che sono le scale macrosismiche – ha mantenuto un ruolo rilevante nell’ambito delle discipline sismologiche.

Le indagini macrosismiche sui forti terremoti hanno oggi una duplice funzione: da una parte ci sono i rilievi in emergenza svolti solitamente in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) e con altre istituzioni (ENEA, CNR ecc.), che hanno lo scopo di individuare, già immediatamente dopo una forte scossa, l’area maggiormente danneggiata per fornire alla Protezione Civile indicazioni utili alla gestione dell’emergenza. Questo tipo di rilievo viene svolto visionando le località colpite per valutare il danneggiamento generale di ciascuna di esse, danneggiamento che viene poi quantificato con un valore di intensità macrosismica assegnato ad ogni località sulla base della scala Mercalli-Cancani-Sieberg (Sieberg, 1930) – da qui in poi MCS, che è la più idonea per una valutazione necessariamente speditiva.

Esempio di “scheda di campagna” utilizzata e compilata a mano dagli esperti del team QUEST nel corso di un rilievo macrosismico in scala europea EMS98 (sono riconoscibili le somme totali e le percentuali suddivise per classi di vulnerabilità e per i diversi livelli di danno rilevati).

Dall’altra, ci sono i rilievi di dettaglio dell’area più gravemente colpita, che hanno finalità più prettamente scientifiche. Questo tipo di indagine viene svolto sulla base della scala europea EMS98 (European Macroseismic Scale [Grünthal, 1998]), da qui in poi EMS, che contempla una casistica dettagliata di tipologie costruttive e di livelli di danno miranti a rendere il più oggettiva possibile la valutazione dell’intensità. Il rilievo svolto usando la EMS viene eseguito considerando la vulnerabilità e il livello di danno di ogni singolo edificio e quindi andando a considerare, per ogni località, la diffusione statistica dei diversi livelli di danno in relazione alla vulnerabilità sismica delle diverse tipologie edilizie colpite. [*]

Va sottolineato che questo tipo di rilievo NON ha nulla a che vedere con il rilievo di agibilità delle singole unità abitative che viene effettuato da tecnici esperti (ingegneri, architetti), appositamente addestrati e che richiede una stima analitica dei danni con una valutazione di primo intervento ed un giudizio sull’agibilità dell’immobile.

Distribuzione delle intensità macrosismiche “cumulative” relative all’intera sequenza emiliana del maggio-giugno 2012, espresse in scala europea EMS98. La stella nera rappresenta l’epicentro macrosismico (da Graziani et al., 2015).

La finalità scientifica del rilievo macrosismico è principalmente quella di recuperare e classificare lo scenario degli effetti (il dato di base), trasformandolo in un valore (intensità). Uno degli aspetti più interessanti e importanti è il confronto dei valori di intensità di un terremoto moderno con i terremoti  storici della stessa area. Dei terremoti del passato, soprattutto quelli avvenuti prima dell’epoca strumentale moderna (cioè prima degli anni ’70 del secolo scorso), siamo in grado di ricostruire il quadro degli effetti macrosismici (la Sismologia Storica infatti si avvale della macrosismologia per studiare e classificare gli effetti sismici descritti nelle fonti storiche). Utilizzando speciali algoritmi, i dati di intensità vengono convertiti in parametri macrosismici, cioè stime della localizzazione epicentrale e della magnitudo del terremoto del tutto equivalenti ai parametri strumentali moderni. Da qui l’importanza di confrontare la sismicità attuale con quella passata. In questo modo viene arricchito il catalogo parametrico dei terremoti italiani e il relativo database, che a loro volta sono essenziali per le stime di pericolosità sismica .

Una squadra del gruppo operativo QUEST (Quick Earthquake Survey Team) impegnata nel rilievo degli effetti macrosismici a Camerino, dopo l’evento del 30 ottobre 2016

Un aspetto “critico” del rilievo macrosismico è quello rappresentato dal cumulo degli effetti che inevitabilmente si viene a produrre quando si verificano sequenze con forti scosse ravvicinate nel tempo e nello spazio, che portano ad aggravamenti significativi del quadro del danneggiamento iniziale. Quando i singoli eventi sono molto ravvicinati, ad alcune ore o pochissimi giorni di distanza (come avvenne in Umbria-Marche nel 1997, con le due forti scosse del 26 settembre che si verificarono a sole 9 ore l’una dall’altra) è pressoché impossibile distinguerne gli effetti sul territorio e avremo un quadro complessivo, come se si fosse avuto un solo, unico terremoto. Quando invece le scosse più forti avvengono a diversi giorni, o addirittura settimane o mesi di distanza (come in Emilia nel 2012 con le scosse del 20 e 29 maggio, o come in Italia centrale con i terremoti del 24 agosto, 26 e 30 ottobre 2016 e, infine, 18 gennaio 2017), di solito c’è tempo sufficiente per svolgere (almeno parzialmente) un rilievo degli effetti del primo terremoto. I rilievi successivi serviranno a osservare e valutare il progressivo aggravamento degli effetti. Inevitabilmente lo scenario macrosismico finale sarà caratterizzato da intensità cosiddette cumulative (o cumulate), che terranno conto dell’impatto complessivo di tutte le scosse avvenute.

Il gruppo operativo QUEST

Con l’acronimo QUEST (QUick Earthquake Survey Team) è denominato uno dei gruppi operativi dell’INGV che intervengono in caso di emergenza sismica. QUEST è composto da un Team di ricercatori e tecnici esperti di rilievo macrosismico che hanno il compito di fornire, in modo rapido e univoco, il quadro degli effetti nell’area colpita da un terremoto significativo sul territorio italiano, a supporto degli interventi di Protezione Civile e della Comunità Scientifica. Il gruppo è costituito in gran parte da personale afferente istituzionalmente alle varie Sezioni dell’INGV, ma è supportato anche da operatori appartenenti ad altre amministrazioni (Università, DPC, ENEA, CNR, INOGS e altre), che hanno ripetutamente partecipato ad analoghe attività.

Il protocollo di intervento prevede che il gruppo si attivi quando sul territorio nazionale avviene un evento sismico potenzialmente sopra la soglia del danno, cioè generalmente con magnitudo uguale o superiore a 5.0 (che scende a 3.5 nelle aree vulcaniche), o anche inferiore quando vi siano comunque notizie di danni apprezzabili.

Oltre al personale attivo sul campo, le attività del gruppo QUEST prevedono anche la presenza di personale in sede che segue da remoto le operazioni delle squadre impegnate in campagna, ne supporta a livello logistico le attività e gli spostamenti sul territorio, e ne recupera e cataloga le informazioni e i dati via via raccolti.

Tra le rovine di Onna (AQ) dopo il terremoto aquilano del 6 aprile 2009

Il team di QUEST opera dai primi anni 2000 ed è intervenuto sul territorio non solo a seguito dei più importanti e distruttivi terremoti avvenuti in questi anni (Molise 2002, L’Aquila 2009, Emilia 2012, Italia centrale 2016-2017), ma anche in occasione di numerosi eventi “minori” che comunque hanno avuto un impatto significativo a livello locale (si veda la pagina http://quest.ingv.it/index.php/rilievi-macrosismici).

Il prossimo post sarà dedicato proprio alle attività svolte dal gruppo QUEST nell’area dell’Italia centrale colpita dalla lunga e distruttiva sequenza iniziata con il terremoto di Amatrice del 24 agosto 2016.

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a cura di Filippo Bernardini (INGV-Bologna) e Andrea Tertulliani (INGV – Roma1)


[*] Nelle indagini macrosismiche gli effetti subiti da un singolo edificio da soli non sono statisticamente significativi per valutare l’impatto di un terremoto su una determinata località. L’intensità macrosismica, infatti, per come è stata concepita fin dai tempi di Giuseppe Mercalli (1850-1914) vuole rappresentare una misura dello scuotimento del suolo che ha coinvolto una determinata località nel suo complesso; perciò, per assegnare un valore scientificamente utile va sempre considerato l’edificato di una località nel suo insieme. In altre parole, anche quando il rilievo viene fatto in modo dettagliato edificio per edificio, la scala EMS prevede che il valore di intensità finale per ogni località venga stimato sulla base delle percentuali delle diverse classi di vulnerabilità edilizia esistenti nella località e dei relativi livelli di danno in rapporto al numero totale di edifici. In questo modo si riduce il peso statistico di un singolo edificio, che può subire danni per problemi intrinseci che ne aumentano la vulnerabilità e che non sono necessariamente riconducibili al livello dello scuotimento del suolo: età e caratteristiche della costruzione, eventuali difetti strutturali, caratteristiche del terreno in cui affondano le sue fondazioni ecc.. Per questo motivo i danni sporadici (a pochissimi, isolati edifici) in un centro abitato pesano poco o nulla sulla valutazione dell’intensità per quel centro. Ed ecco anche perché dalle stime macrosismiche di solito viene esclusa l’edilizia di tipo monumentale, come le chiese, che sono edifici di solito con una vulnerabilità sismica molto particolare (non è raro, soprattutto nel caso di terremoti di magnitudo media, attorno a 5.0, trovare località dove gli unici danni riguardano chiese e vecchi palazzi storici) e numericamente poco significativi.

Bibliografia

Graziani L., F. Bernardini, C. Castellano, S. Del Mese, E. Ercolani, A. Rossi, A. Tertulliani, and M. Vecchi (2015). The 2012 Emilia (Northern Italy) earthquake sequence: An attempt of historical reading, Journal of Seismology, vol. 19, n. 2, pp. 371-387; DOI: 10.1007/s10950-014-9471-y

Grünthal G. (Ed.) (1998). European Macroseismic Scale 1998. European Seismological Commission, Subcommission on Engineering Seismology, Working Group Macroseismic Scales, Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, 15, pp. 99. Luxemburg.

Sieberg A. (1930). Geologie der Erdbeben. Handboch der Geophysic, 2, 4, 552-554 [Tabb. 100, 101, 102, 103], Berlin.


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Aggiornamento evento sismico nei pressi dell’Isola di Ischia (NA), la sismicità storica dell’isola

Ad oltre 12 ore dall’evento sismico localizzato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia a 3 chilometri a nord dell’Isola di Ischia, non sono state registrate altre scosse rilevanti ma esclusivamente una trentina di piccoli terremoti di bassissima magnitudo (minore di 1).

L’isola d’Ischia, la più grande delle Isole Partenopee che chiude a ovest il Golfo di Napoli, ha una sismicità storica ben conosciuta.

Il Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani CPTI15 (Rovida et al., 2016) contiene i parametri epicentrali di 12 terremoti localizzati nell’isola o a mare negli immediati dintorni (rappresentati ed elencati nella figura e nella tabella qui sotto), con magnitudo Mw compresa tra poco meno di 3.0 e poco superiori a 4.0. Il più antico di questi terremoti avvenne il 2 novembre 1275, il più recente risale al 23 aprile 1980.

Terremoti dell’Isola d’Ischia nel catalogo CPTI15 (Rovida et al., 2016)

La maggior parte di questi eventi era già nota al grande repertorio descrittivo di terremoti italiani compilato da Mario Baratta alla fine dell’Ottocento e pubblicato nel 1901. Gli studi svolti nell’ultimo ventennio hanno documentato con un buon livello di approfondimento gli effetti di tutti i terremoti noti che hanno interessato l’isola.

Anno Me Gi Or Mi Area epicentrale Ref Lat Lon Imax Mw ErMw
1275 11 02     Isola d’Ischia CFTI4med 40,743 13,942 8-9 4,01 0,5
1557 Isola d’Ischia MOLAL008 40,721 13,953 D 3,5 0,5
1762 07 23 Isola d’Ischia AMGNDT995 40,746 13,909 6-7 3,5 0,5
1767 Isola d’Ischia AMGNDT995 40,735 13,919 D 3,5 0,5
1796 03 18 16 30 Isola d’Ischia CFTI4med 40,746 13,909 8 3,88 0,5
1828 02 02 09 15 Isola d’Ischia CFTI4med 40,745 13,899 9 4,01 0,5
1841 03 06 12 Isola d’Ischia MOLAL008 40,749 13,899 6 3,25 0,5
1863 01 30 11 30 Isola d’Ischia MOLAL008 40,746 13,909 5 2,87 0,5
1867 88 15 23 30 Isola d’Ischia MOLAL008 40,746 13,909 5-6 2,99 0,5
1881 03 04 12 15 Isola d’Ischia CFTI4med 40,747 13,895 9 4,14 0,5
1883 07 28 20 25 Isola d’Ischia CFTI4med 40,744 13,885 10 4,26 0,5
1980 04 23 11 11 Isola d’Ischia MOLAL008 40,718 13,89 5 4,37 0,2

I terremoti principali sono datati rispettivamente 1275, 1796, 1828, 1881 e 1883.

Caratteristica di questi terremoti è che a stime di magnitudo piuttosto modeste (valori calcolati con procedure specifiche per terremoti di area vulcanica e con valori di incertezza molto forti) corrispondono effetti di intensità macrosismica molto elevata e distruttiva (X MCS nel 1883 a Casamicciola), che però in genere interessano un’area estremamente limitata, mentre  l’area di risentimento è in genere poco estesa.

Questi scenari particolarmente drammatici – riscontrabili nella storia sismica di Casamicciola – sono indubbiamente frutto di un concorso di fattori complesso e da analizzare però caso per caso.

Storia sismica osservata di Casamicciola (Locati et al., 2016)

Tra le concause che in passato hanno determinato la elevata consistenza degli effetti ci sono gli ipocentri molto superficiali, la geologia dell’isola, la vulnerabilità del patrimonio edilizio e elevata densità abitativa.

L’isola è compresa nella regione vulcanica flegrea e ha avuto numerose eruzioni in tempi protostorici e storici, ma l’ultimo di questi fenomeni (eruzione di Arso) risale al 1301; i terremoti che costituiscono la storia sismica di Ischia non sono comunque accompagnati da attività eruttiva.

La fragilità del suolo è invece evidente, come attesta la frequenza delle frane: la più antica ben documentata storicamente risale alla seconda metà del Duecento, la più recente è avvenuta il 10 novembre 2009 quando un costone del monte Epomeo si è staccato a causa di abbondanti piogge causando una frana che ha raggiunto il porto di Casamicciola, causando una vittima e numerosi feriti.

L’antropizzazione è antichissima, con tracce preistoriche dal 1400 a.C. e una colonizzazione greca dall’VIII secolo a.C. La presenza di minerali, la fertilità del suolo vulcanico e la presenza di sorgenti termali hanno favorito la presenza umana in tutto il periodo storico. Il terremoto del 28 luglio 1883 causò più di 2000 vittime perché capitò nel pieno della stagione turistica, quando gli alberghi erano affollatissimi (la stampa dell’epoca lo ribattezzò, non a caso, “il terremoto dei ricchi”). Ma non bisogna dimenticare che solo poco più di due anni prima un altro forte terremoto, il 4 marzo 1881, aveva prodotto danni altrettanto gravi, e il patrimonio edilizio dell’isola era evidentemente in pessime condizioni.

Un cenno particolare merita il caso del terremoto più recente, quello del 23 aprile 1980, che nel Catalogo CPTI15 presenta un valore di magnitudo relativamente elevato per quest’area (Mw 4.37); questo valore deriva da un dato strumentale (Mw 4.6, ISC) affetto da molte incertezze (incertezze che riguardano anche la localizzazione: l’Osservatorio Vesuviano lo riteneva localizzato a 20 km a Sud di Ischia) combinato alla magnitudo macrosismica (3.1) per un terremoto che produsse spavento ma non danni. Questo terremoto esemplifica chiaramente la variabilità delle stime di localizzazione, di magnitudo e anche di intensità macrosismica con le loro incertezze.

Con il contributo di Viviana Castelli e Romano Camassi (INGV Bologna)


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Aggiornamento localizzazione e magnitudo evento sismico nei pressi dell’Isola di Ischia (NA), 21 agosto

Grazie ai dati della Rete Sismica dell’Osservatorio Vesuviano (sezione INGV di Napoli), progettata proprio per la sorveglianza e il monitoraggio dei vulcani campani, sono stati ricalcolati i parametri ipocentrali e la magnitudo del terremoto avvenuto questa sera alle ore 20:57 italiane nei pressi dell’Isola di Ischia. Il valore di magnitudo durata Md è pari a 4.0 e la profondità è pari a 5 km.

Ischia e costa Flegrea (Napoli)

Nuova localizzazione ipocentrale ottenuta con i dati della Rete Sismica dell’Osservatorio Vesuviano.

Ulteriori analisi per una migliore definizione dei parametri ipocentrali e della magnitudo sono in corso e aggiornamenti verranno forniti nelle prossime ore non appena verranno analizzati tutti i dati disponibili.

Di seguito la mappa (aggiornata alle ore 00:28) con la distribuzione del risentimento sismico espressa in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) secondo i questionari arrivati fino a questo momento sul sito http://www.haisentitoilterremoto.it/.

Per maggiori informazioni su questo evento: http://cnt.rm.ingv.it/event/16796811

Evento sismico nei pressi dell’Isola di Ischia (NA), 21 agosto ore 20:57

Un terremoto di magnitudo ML 3.6 è avvenuto questa sera alle ore 20:57 italiane (21 agosto 2017 ore 18:57 UTC) nei pressi dell’Isola di Ischia in provincia di Napoli. L’epicentro è stato localizzato in mare dalla Rete Sismica Nazionale dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ad una profondità di circa 10 km nelle vicinanze della costa del Comune di Forio (NA). 

Ischia e costa Flegrea (Napoli)

I Comuni entro 20 km dall’epicentro sono i seguenti (le colonne successive ai nomi indicano rispettivamente la provincia, la distanza dall’epicentro in km, gli abitanti):

Secondo i questionari arrivati fino a questo momento sul sito http://www.haisentitoilterremoto.it/, il terremoto di questa sera è stato risentito soprattutto nell’Isola di Ischia. Di seguito la mappa (aggiornata alle ore 22:00) con la distribuzione del risentimento sismico espressa in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg).

Visualizza la mappa aggiornata a questo LINK: http://mappe.haisentitoilterremoto.it/16796811/mcs.jpg

Per maggiori informazioni su questo evento: http://cnt.rm.ingv.it/event/16796811

Porte aperte all’INGV ad un anno dall’inizio della sequenza sismica di Amatrice-Visso-Norcia

Giovedì 24 agosto alle 11.00, ad un anno dalla sequenza sismica di Amatrice-Visso-Norcia, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), in Via di Vigna Murata 605 a Roma, apre le porte al pubblico e ai giornalisti per presentare i risultati del lavoro svolto dall’Istituto durante questi mesi, quanto di nuovo è stato compreso sulla dinamica dei terremoti e come l’Ente intende impegnarsi nello studio della sismicità per essere sempre più al servizio della Nazione.

Dal 24 agosto 2016 l’INGV ha registrato più di 74.000 terremoti nell’area interessata, monitorando, ogni giorno, la più importante sequenza sismica in Italia dal terremoto del 1980 in Irpinia e Basilicata.

Nella locandina qui sotto, il programma della giornata (scarica la locandina).

Aprirà i lavori il Presidente dell’INGV, Carlo Doglioni.

Interverranno:

il Direttore della Struttura Terremoti-INGV, Daniela PantostiLa comprensione del fenomeno terremoto);

il Direttore del Centro Nazionale Terremoti-INGV, Salvatore Stramondo: L’INGV e gli interventi in emergenza);

il sismologo INGV, Antonio Piersanti: L’INGV verso il futuro.

A seguire, visita alla Sala di Sorveglianza Sismica e ai laboratori dell’Istituto.

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