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Terremoto in Italia centrale: Analisi dello scuotimento del terreno

Più di 200 stazioni accelerometriche appartenenti alla Rete Accelerometrica Nazionale (RAN) del Dipartimento della Protezione Civile e alla Rete Sismica Nazionale (RSN) dell’INGV hanno registrato il terremoto di magnitudo 6.0 del 24 Agosto 2016, avvenuto tra le province di Rieti, Perugia, Ascoli Piceno, L’Aquila e Teramo.

Le registrazioni sono state processate e rese pubblicamente disponibili attraverso la banca dati europea ESM (Engineering Strong Motion database, http://esm.mi.ingv.it), dove possono essere visualizzate e scaricate.

Questi dati danno un’idea di quale sia stato lo scuotimento prodotto dal terremoto attraverso la misura dell’accelerazione orizzontale e verticale subita dal terreno. Sono informazioni molto importanti non solo dal punto di vista sismologico, ma anche per comprendere gli effetti sugli edifici.

I ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e della Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (ReLUIS) hanno iniziato ad analizzare queste registrazioni e prodotto un rapporto, in lingua inglese, contenente i risultati delle prime elaborazioni. Nel rapporto vengono presentati i valori massimi di accelerazione, velocità e spostamento registrati dalle postazioni accelerometriche.

Figura 1: Mappa della massima accelerazione orizzontale

Distribuzione della massima accelerazione orizzontale prodotta dal terremoto del 24 agosto 2016.

Le massime accelerazioni orizzontali registrate nell’area epicentrale (espresse in cm/s2, figura sopra) sono dell’ordine di 0.45 g (1 g = 9.81 m/s2), mentre le massime velocità (espresse in cm/s, figura sotto) hanno raggiunto il valore di 30 cm/s alla stazione Norcia (NRC). La distribuzione dello scuotimento mostra che valori più elevati di accelerazione e velocità sono stati registrati nell’area a NW dell’epicentro.

Figura 2: Mappa della massima velocità orizzontale

Figura 2: Mappa della massima velocità orizzontale prodotta dal terremoto del 24 agosto 2016.

Nel rapporto sono inoltre mostrati i grafici degli spettri di risposta in accelerazione, elastici ed inelastici, per le stazioni più vicine all’epicentro. Viene presentato infine un confronto con le leggi predittive del moto del suolo per il territorio italiano e, per alcune stazioni, con gli spettri proposti dalla normativa delle costruzioni in quei siti.

I dati accelerometrici sono stati utilizzati anche per produrre le ShakeMap, come descritto in un articolo del blog di alcuni giorni fa.

a cura di Francesca Pacor e Lucia Luzi (INGV-Mi) e Alberto Michelini (INGV-CNT).


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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.

intensity_M6_main

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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Terremoto in Pianura Padana Emiliana: Mappe di scuotimento (ShakeMap) del terremoto Ml5.9 del 20/05/2012 alle ore 04:03

Le ShakeMap – mappe di scuotimento – sono uno strumento indirizzato specificamente alla valutazione rapida (entro pochi minuti dall’evento) del moto del suolo dopo un terremoto. Queste mappe traducono lo scuotimento del suolo, registrato dai sismometri a seguito di un terremoto, nella distribuzione del risentimento atteso. In tal modo possono essere di aiuto alla Protezione Civile per il coordinamento e l’organizzazione delle squadre di soccorso in caso di terremoti rilevanti.

Il codice che elabora in maniera automatica le ShakeMap viene utilizzato presso la Sala Sismica dell’INGV che fornisce i dati di partenza (localizzazione ipocentrale e magnitudo). I dati dello scuotimento del suolo sono disponibili in tempo reale tramite le registrazioni alle stazioni della Rete Sismica Nazionale gestita dall’INGV.

Figura 1. ShakeMap (mappa di scuotimento) espressa in intensità strumentale (scala di intensità Mercalli Modificata, MMI) dell’evento principale Ml=5.9 delle ore 04.03 (02:03 GMT o UTC) del 20/05/2012, 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 rossa rappresenta l’epicentro.

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