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I terremoti profondi della Grecia: risentimenti anomali in Italia

Utilizzando i dati raccolti sul sito web Hai sentito Il Terremoto (HSIT) dell’INGV, che permette di monitorare gli effetti dei terremoti sul territorio italiano grazie al contributo volontario dei cittadini, è stato possibile realizzare uno studio che ha messo in evidenza come alcuni eventi sismici che avvengono in area ellenica abbiano un risentimento anomalo in Italia [Sbarra et al., 2017].

Figura 1 – Mappa dell’intensità macrosismica in Scala MCS del terremoto del 12 ottobre 2013 (magnitudo Mb 6.4).

E’ stato notato, infatti, che i terremoti che avvengono in corrispondenza della subduzione ellenica a profondità intermedie (50-110 km) possono essere avvertiti in Italia a distanze maggiori rispetto a quelle aspettate, fino ad oltre 700 km dall’epicentro (vedi ad es. Figura 1). Questo fenomeno è già stato osservato in passato sia nella stessa zona [Ambraseys and Adams, 1998], che in altre regioni del mondo come Giappone [Utsu, 1966], Tonga [Oliver and Isacks, 1967] e Taiwan [Chen et al., 2013]. Il risentimento a così lunghe distanze è dovuto all’origine profonda dell’evento e alla particolare propagazione delle onde sismiche attraverso la litosfera oceanica (Figura 2).

Figura 2 – Assetto geologico-strutturale della regione mediterranea [fonte: Sbarra et al., 2017].

La distribuzione dei risentimenti sul territorio italiano di questi terremoti lontani mostra una anomalia: lo scuotimento si percepisce con maggiore intensità nelle aree della Puglia e della Sicilia sud-orientale, rispetto alle altre regioni d’Italia situate alla stessa distanza dall’epicentro. Sono stati analizzati i campi di risentimento di 6 terremoti di profondità intermedia avvenuti tra il 2007 e il 2014 in area ellenica (Tabella 1, Figura 3a-f).

Data

Profondità (km)

Magnitudo (Mw)

Figura

03-02-2007

60

5.5

2a; 2g

06-01-2008

72

6.2

2b; 2h

01-04-2011

60

6.0

2c; 2i

12-10-2013

47

6.4

2d; 2j

04-04-2014

111

5.6

2e; 2k

29-08-2014

95

5.8

2f; 2l

Tabella 1 – Terremoti analizzati (vedi Figura 3).

Figura 3 – (a-f) intensità macrosismiche ricavate dalle osservazioni dei cittadini relative agli eventi riportati in Tabella 1; nel riquadro in alto a destra è mostrata la posizione dell’epicentro e con il cerchio blu l’area entro la quale si dovrebbe avvertire il terremoto in condizioni normali; (g-l) intensità macrosismiche stimate a partire da dati strumentali di accelerazione del suolo per gli stessi terremoti (vedi Tabella 1) [fonte: Sbarra et al., 2017].

La distribuzione ottenuta dalle osservazioni dei cittadini per ciascun terremoto è stata confrontata con la mappa delle intensità macrosismiche ottenuta dai dati accelerometrici. Tale confronto ha evidenziato le stesse anomalie della distribuzione dei risentimenti (Figura 2g-l). Per spiegare questo fenomeno è necessario considerare la complessità della struttura crostale e sub-crostale dell’area mediterranea. La porzione settentrionale della Placca Africana è in subduzione sia ad Est in area ellenica che ad Ovest nell’Italia meridionale (Figura 2). Quindi un terremoto che si origina a determinate profondità nell’area di subduzione ellenica viene avvertito anche in Sicilia perché le onde sismiche si propagano, poco attenuate, lungo la litosfera oceanica ionica (in celeste in Figura 2) e lungo la litosfera continentale adriatica (in viola in Figura 2). Inoltre, l’astenosfera, che per le sue caratteristiche attenua le onde sismiche, è la causa del minore risentimento del terremoto sulla Placca Euroasiatica (in giallo in Figura 2). Infatti, la presenza di astenosfera (in rosa in Figura 2) a bassa profondità [Chiarabba et al., 2008] fino al margine di placca (linee rosse con i triangoli in Figura 2 e 3) limita la percezione degli effetti del terremoto.

Questo risultato può essere utilizzato anche nello studio dei terremoti del passato che hanno avuto effetti simili a quelli descritti, per avere una indicazione della loro profondità, ovviando così all’assenza delle registrazioni strumentali.

Le osservazioni dei cittadini sono preziose poiché permettono di avere informazioni degli effetti dei terremoti sul territorio con un grande dettaglio. E basandosi su tali osservazioni è stato possibile caratterizzare un fenomeno che rispecchia la complessità della struttura profonda della regione mediterranea.

A cura di Paola Sbarra, Patrizia Tosi e Valerio De Rubeis, INGV-Roma1.


Riferimenti bibliografici

Ambraseys, N. N., and Adams, R. D., 1998. The Rhodes earthquake of 26 June 1926. Journal of Seismology, 2, 267–292.

Chen, K. H., Kennett, B. L., and Furumura, T., 2013. High‐frequency waves guided by the subducted plates underneath Taiwan and their association with seismic intensity anomalies. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118, 665-680, doi: 10.1002/jgrb.50071.

Chiarabba, C., Gori, P.D., and Speranza, F., 2008. The southern Tyrrhenian subduction zone: Deep geometry, magmatism and Plio-Pleistocene evolution. Earth and Planetary Science Letters, 268, 408–423, doi: 10.1016/j.epsl.2008.01.036.

Oliver, J., and Isacks, B., 1967. Deep earthquake zones, anomalous structures in the upper mantle, and the lithosphere. Journal of Geophysical Research, 72, 4259–4275.

Sbarra, P., Tosi, P., and De Rubeis, V., 2017. Role of African–Eurasian plate setting in the felt areas of intermediate‐depth earthquakes: an investigation using crowdsourced data. Terra nova, 29(1), 36-43.

Utsu, T., 1966. Regional difference in absorption of seismic waves in the upper mantle as inferred from abnormal distribution of seismic intensities. Journal Faculty Sciences Hokkaido University, 2, 359–374.


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Hai Sentito Il Terremoto: il progetto di “citizen seismology” dell’INGV per contribuire attivamente alla ricerca scientifica

Sempre più spesso si sente parlare di “citizen science”, ovvero della partecipazione volontaria e attiva dei cittadini alla raccolta o all’analisi di dati scientifici. Ma qual è il contributo di un volontario della “citizen seismology”? E’ quello di dare informazioni sugli effetti causati dal terremoto alle persone e alle cose. I dati vengono poi elaborati da un istituto di ricerca per studiare la distribuzione degli effetti sul territorio e per assegnare i valori di intensità, che sono funzione dello scuotimento del suolo, nei centri abitati.

Ci si potrebbe chiedere perché al giorno d’oggi si continui a raccogliere dati sul terremoto in maniera indiretta, ovvero ad utilizzare l’osservazione degli effetti per risalire all’intensità dello scuotimento provocato dal sisma, e non si preferiscano invece le misurazioni fatte dagli strumenti. La risposta sta nel fatto che il terremoto è un fenomeno tremendamente vario e complicato e che per indagare in maniera adeguata tale variabilità ci sarebbe bisogno di un gran numero di strumenti distribuiti su tutto il territorio nazionale con enormi spese di installazione e gestione. Un altro motivo fondamentale per l’utilizzo di queste informazioni è la continuità con il passato. Non si deve infatti dimenticare il contributo dato dagli studiosi che riconobbero nell’osservazione degli effetti, effettuata da un esperto, un elemento fondamentale per lo studio dei terremoti, tra questi Giuseppe Mercalli che migliorò una delle precedenti scale di misura dell’intensità. Questa scala, perfezionata successivamente da Adolfo Cancani e August Heinrich Sieberg, porta il nome di Mercalli-Cancani-Sieberg (Scala MCS, detta anche, brevemente, Scala Mercalli) e misura l’intensità degli effetti prodotti da un terremoto su persone, cose, edifici e ambiente in una località. L’elevata sismicità dell’Italia ed il lavoro di molti esperti sul campo hanno portato alla costruzione di un grande catalogo delle intensità MCS dei terremoti del passato (Database Macrosismico Italiano, DBMI). Il valore di intensità Mercalli viene ancora oggi assegnato ad una località in seguito all’osservazione degli effetti da parte di personale esperto (in genere per i terremoti che producono danno) o sulla base di analisi statistiche dei dati forniti dai cittadini. In questo modo i dati del presente possono essere confrontati direttamente con quelli raccolti quando gli strumenti non esistevano ancora.

L’INGV dal 1997 gestisce un sito internet per raccogliere i dati sugli effetti dei terremoti in Italia tramite la partecipazione volontaria dei cittadini e, dal 2007, mette a disposizione di tutti, in tempo reale, le mappe degli effetti macroscopici dei terremoti (chiamate per questo “macrosismiche”; Figura 1) ottenute con tali dati [Tosi et al., 2015].

Figura1

Figura 1 – Mappa dell’intensità macrosismica in Scala MCS del terremoto del 16 agosto 2018  (magnitudo Mw 5.1).

Chiunque si può collegare al sito www.haisentitoilterremoto.it sia per avere informazioni che per eventualmente descrivere la propria esperienza rispondendo a delle semplici domande su, ad esempio, l’intensità della vibrazione percepita, l’oscillazione dei lampadari o la caduta di soprammobili. Queste informazioni sono elaborate da sistemi automatici in tempo reale per assegnare a ogni comune l’intensità in Scala Mercalli o nella Scala Macrosismica Europea (EMS).

E’ possibile anche iscriversi al sito per diventare un corrispondente di Hai Sentito il Terremoto. Un corrispondente è subito informato, tramite e-mail, sui terremoti avvenuti entro una opportuna distanza dal luogo indicato al momento dell’iscrizione in modo da poter eventualmente contribuire tempestivamente fornendo la propria segnalazione. La maggior parte delle e-mail inviate sono relative a piccoli terremoti che vengono percepiti in modo lieve solo dalle persone che si trovano vicino all’epicentro, ma anche i dati su questi eventi sono importanti perché consentono di caratterizzare la diversa risposta del territorio al passaggio delle onde sismiche. Ugualmente importanti sono le segnalazioni di chi non ha avvertito quel particolare terremoto, in quanto permettono di circoscrivere l’area di risentimento e di definire i bassi gradi di intensità, per i quali è importante conoscere la percentuale di persone che hanno percepito lo scuotimento. Per questo motivo, anche chi non ha avvertito nulla è invitato a compilare il questionario a seguito della nostra richiesta.

Utilizzando i questionari compilati dalla popolazione, finora più di un milione, è stato possibile comprendere alcuni aspetti del fenomeno sismico. Ad esempio, studiando i piccoli scuotimenti è stato possibile misurare la differenza tra gli effetti osservati ai piani alti e ai piani bassi delle case, che risulta essere minore di quella precedentemente stimata [Sbarra et al., 2012a], o la risposta di edifici di diversa altezza rispetto alla magnitudo del terremoto [Sbarra et al., 2015], mostrando, in accordo con le leggi sulla risonanza, che nei piccoli eventi di magnitudo inferiore a 3.5 i risentimenti sono maggiori nei palazzi bassi (1 o 2 piani) che non in quelli alti (da 7 a 10 piani, vedi Figura 2). E’ stato poi evidenziato [Sbarra et al., 2014] che l’essere fermi o in movimento influenza la percezione ancora di più rispetto al piano dell’edificio in cui ci si trova (Figura 3).

Figura2

Figura 2 – Medie delle differenze di intensità macrosismica osservata agli ultimi piani di edifici bassi (triangoli) e alti (stelle), con l’indicazione del numero di dati utilizzati, in funzione della magnitudo del terremoto [fonte: Sbarra et al,. 2015].

Figura3

Figura 3 – Percentuale di persone che hanno percepito il terremoto per ogni grado d’intensità EMS a seconda della condizione e del luogo nei quali si trovava l’osservatore [fonte: Sbarra et al., 2014].

Utilizzando le risposte del questionario è inoltre possibile studiare le zone soggette a particolare amplificazione o attenuazione delle onde sismiche. Analizzando, ad esempio, come sono stati avvertiti a Roma i principali terremoti della sequenza che ha interessato L’Aquila nel 2009 [Sbarra et al, 2012b], è stata prodotta la mappa, in Figura 4, delle aree che hanno mostrato intensità macrosismiche leggermente maggiori (in rosso) o leggermente minori (in verde) rispetto alla media del comune (in giallo). La causa di tale differenza è probabilmente da ascriversi alla costituzione geologica della zona. Infatti lo studio ha evidenziato, oltre alla già nota area di amplificazione in corrispondenza delle alluvioni del Tevere, una nuova area in corrispondenza del Graben del Paleotevere, un’area a Nord-Est di Roma dove un tempo passava il Tevere prima che fosse deviato dalle colate laviche dei Colli Albani.

Figura4

Figura 4 – Mappa dei residui di intensità della città di Roma [fonte: Sbarra et al., 2012b].

Le osservazioni dei cittadini sono utilizzate anche nella Sala di Sorveglianza Sismica dell’INGV: le segnalazioni che arrivano sul sito di Hai Sentito Il Terremoto sono infatti disponibili in tempo reale in quanto estremamente utili per valutare la percezione degli effetti del terremoto sul territorio.

Il raggiungimento di questi risultati è stato possibile attraverso il contributo volontario di centinaia di migliaia di persone, che in questo modo sono effettivamente parte integrante della nostra ricerca scientifica.

A cura di Patrizia Tosi, Paola Sbarra e Valerio De Rubeis (INGV – Roma1)


Riferimenti bibliografici

Sbarra P., Tosi P., De Rubeis V. and Rovelli A. (2012a), Influence of observation floor and building height on macroseismic intensity, Seismol. Res. Lett., 83, 261-266, doi: 10.1785/​gssrl.83.2.261.

Sbarra P., De Rubeis V., Di Luzio E., Mancini M., Moscatelli M., Stigliano F., Tosi P. and Vallone R. (2012b), Macroseismic effects highlight site response in Rome and its geological signature, Nat. Hazards, 62, 425-443, doi: 10.1007/s11069-012-0085-9.

Sbarra, P., P. Tosi, and V. De Rubeis (2014), How Observer Conditions Impact Earthquake Perception, Seismological Research Letters, 85, 306-313, doi: 10.1785/0220130080.

Tosi, P., P. Sbarra, V. De Rubeis, and C. Ferrari (2015) Macroseismic intensity assessment method for web-questionnaires, Seismological Research Letters, 86, 985-990, doi: 10.1785/0220140229.

Sbarra P., A. Fodarella, P. Tosi, V. De Rubeis, and A. Rovelli (2015), Difference in shaking intensity between short and tall buildings: known and new findings, Bull. Seism. Soc. Am., 105, 1803-1809, doi: 10.1785/0120140341.


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