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Le shakemap: una pronta ed efficace visualizzazione dello scuotimento prodotto da un terremoto

Le mappe di scuotimento (ShakeMap) forniscono una immediata visualizzazione del livello di scuotimento (shaking) di una zona colpita o interessata da un terremoto.
L’INGV da diversi anni calcola le ShakeMap (http://shakemap.rm.ingv.it; http://cnt.rm.ingv.it/help#impatto) che riportano i valori di picco registrati da accelerometri e sismometri, principalmente forniti dalla Rete Accelerometrica Nazionale (RAN) del Dipartimento per la Protezione Civile e dalla Rete Sismica Nazionale (RSN) dell’INGV, presenti nella zona del terremoto. Ove non sono presenti valori osservati, il software interpola i dati avvalendosi, ad esempio, delle leggi di attenuazione dello scuotimento con la distanza disponibili per l’area in esame.

Le mappe riportano sia valori fisici come ad esempio accelerazione e velocità di picco del suolo sulle componenti orizzontali, che una trasposizione di questi valori in intensità macrosismica (Mercalli Cancani Sieberg, MCS) che ovviamente non è osservata ma stimata dai dati. Questa distribuzione del risentimento atteso fornisce una prima indicazione sul livello di scuotimento osservato e quindi del potenziale impatto, informazione molto utile alla Protezione Civile per il coordinamento e l’organizzazione delle squadre di soccorso in caso di terremoti rilevanti.

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ShakeMap (mappa di scuotimento) espressa in intensità strumentale (scala di intensità Mercalli-Cancani-Sieberg, MCS) dell’evento principale M6.0 delle ore 03.36 italiane del 24 agosto 2016, determinata utilizzando i dati della Rete Sismica Nazionale dell’INGV (triangoli rossi), della Rete Accelerometrica Nazionale (RAN, triangoli blu) e la faglia estesa ricavata da dati sismologici (rettangolo grigio). La stella rappresenta l’epicentro.

La mappa di scuotimento dell’evento principale di magnitudo M6.0 avvenuto alle ore 03.36 italiane del 24 agosto 2016 (mostrata nella figura sopra) espressa in termini di intensità in scala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) è ottenuta convertendo i valori di picco del moto del suolo (espresso in termini di accelerazione e in velocità) in intensità attraverso una relazione empirica ricavate dai dati registrati e macrosismici disponibili.

La legenda riportata alla base della figura indica la scala per la conversione da valori di accelerazione e velocità a intensità. Nel caso specifico, il valore massimo è superiore al grado VIII della scala MCS, mentre valori minimi ai bordi della mappa sono circa del V-VI grado.

Figura 2. Medesime mappe di scuotimento della Figura 1 presentate in forma semplificata. In particolare, le mappe evidenziano il livello di scuotimento utilizzando colori vieppiù “caldi” man mano che scuotimento aumenta. La dicitura WEAK-STRONG-SEVERE (debole-forte-severa) consente una rapida valutazione anche del potenziale impatto dell’evento.

Confronto tra le mappe di scuotimento (in forma semplificata) di quattro diversi terremoti della sequenza sismica in corso in Italia centrale. In particolare, le mappe evidenziano il livello di scuotimento utilizzando colori più caldi (dall’azzurro al rosso intenso) man mano che scuotimento aumenta. La dicitura WEAK-STRONG-SEVERE (debole-forte-severo) definisce il livello di scuotimento (shaking) e consente una rapida valutazione del potenziale impatto dell’evento.

Nella figura qui sopra sono mostrate le mappe semplificate di quattro diversi terremoti della sequenza sismica in Italia centraleil terremoto di magnitudo M3.1 avvenuto il 1 settembre alle ore 01.55 UTC in provincia di Macerataquello di magnitudo M4.2 avvenuto il 28 Agosto alle ore 15.55 UTC in provincia di Ascoli Picenoil terremoto di magnitudo M5.3 avvenuto il 24 Agosto alle ore 02.33 UTC in provincia di Perugia e l’evento principale della sequenza, di magnitudo M6.0 avvenuto il 24 Agosto alle ore 01.36 UTC in provincia di Rieti.

Tali mappe adottano la stessa scala di colore per le intensità fornendo, tramite la dicitura WEAK-STRONG-SEVERE (debole-forte-severo), anche una prima idea del livello di scuotimento del suolo prodotto dal terremoto. In pratica, con WEAK (azzurro) lo scuotimento è appena avvertito. Con STRONG (verde-giallo) la scossa si avverte molto distintamente e forte e, in taluni casi, potrebbe anche causare danni lievi (per es. crepe nell’intonaco). Infine, lo scuotimento è molto forte (SEVERE) arrecando danni consistenti fino al collasso di interi edifici quando il colore passa dall’arancio al rosso intenso.
Nel confrontare le mappe calcolate per i quattro eventi sismici, è importante ricordare che, in termini di energia elastica rilasciata durante il processo di rottura sulla faglia all’origine del terremoto, vi è un fattore di 32 per ogni unità di magnitudo. Pertanto, tra terremoti di magnitudo M3.1 e di magnitudo M6.0, l’energia rilasciata si differenzia di circa 30.000 volte (vedi anche http://cnt.rm.ingv.it/help#magnitudo).
Le mappe illustrano proprio la differenza di scuotimento indotto da terremoti che rilasciano, come onde sismiche e quasi istantaneamente, quantità  molto diverse di energia elastica immagazzinata precedentemente nelle rocce stesse.

a cura di Alberto Michelini, Licia Faenza e Valentino Lauciani, INGV-CNT.

Nota: Le ShakeMap, calcolate per tutti i terremoti con magnitudo M ≥ 3.0 che si verificano in Italia e nelle zone circostanti, sono pubblicate sul sito web http://shakemap.rm.ingv.it/. Qualora risultino disponibili nuove informazioni o ulteriori dati relativi al terremoto (e.g. la dimensione della faglia del terremoto -faglia estesa-, nuovi dati da reti gestite da altri enti) le mappe vengono aggiornate per migliorare la definizione dello scuotimento del terreno, in particolare nelle zone epicentrali.


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Evento sismico in provincia di Cosenza: aggiornamento e approfondimento

Il terremoto di magnitudo ML 4.4 avvenuto alle ore 22:43 italiane è stato avvertito in una vasta area della Calabria, come evidenziato dagli oltre 1100 questionari compilati su http://www.haisentitoilterremoto.it/ e dalla mappa del risentimento sismico in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) che mostra la distribuzione degli effetti del terremoto sul territorio.

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La mappa del risentimento sismico in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) che mostra la distribuzione degli effetti del terremoto sul territorio. Con la stella in colore viola viene indicato l’epicentro strumentale del terremoto, i cerchi colorati si riferiscono alle intensità associate ad ogni comune. Nella didascalia in alto è indicato il numero dei questionari elaborati per ottenere la mappa stessa.

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Terremoto in Pianura Padana Emiliana del 20 maggio: spostamenti cosismici del suolo ottenuti dal GPS ad alta frequenza

In Italia esistono numerose stazioni GPS permanenti, distribuite su tutto il territorio, che registrano con frequenze di campionamento pari ad 1 secondo e che trasmettono dati in tempo reale. Tale campionamento permette di utilizzare in tempi rapidi il dato geodetico come se fosse un dato sismico. Infatti, tecniche di analisi in modalità cinematica del dato GPS ad alta frequenza permettono, in caso di evento sismico in prossimità della stazione, di ottenere una serie temporale che mostra il passaggio delle onde sismiche.

In un raggio di 90 km dall’epicentro del terremoto in Pianura Padana-Emiliana, 13 stazioni GPS appartenenti a varie reti permanenti, hanno registrato la scossa principale del 20/5/2012 (Ml=5.9) con un campionamento di 1s. Il dato GPS è stato analizzato in modalità cinematica usando il software Gipsy-Oasis II (http://gipsy-oasis.jpl.nasa.gov) e le informazioni sulle orbite rapide e sugli orologi dei satelliti GPS forniti dal NASA-JPL (Jet Propulsion Laboratory).

Le stazioni mostrate appartengono alle reti permanenti GPS della RING (SBPO e MODE http://ring.gm.ingv.it), della Leica Geosystems S.p.A. (BOLO, FAEZ, FERA, FIRE, FOZA, IMOL, REBO e SERM, http://www.italpos.it), Topcon (LEGN, http://www.geotop.it/ ), N. Cenni (MO05, Università di Bologna), e Euref (MOPS, http://www.epncb.oma.be). Nei vari grafici è mostrato lo spostamento in direzione N-S (rosso) e quello in direzione E-W (verde) nei secondi successivi alla scossa principale (barra blu verticale).

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