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Presunte previsioni di Terremoti

22 Apr

Di Patrizia Esposito

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Torno ad “approfittare” dello spazio che Matteo mi ha concesso sul blog per parlare nuovamente di terremoti. Il titolo dell’articolo che vi presento oggi è il nome di una sezione del forum Psicosi 2012, dedicata alle previsioni “ad capocchiam” dei terremoti, cioè quelle che indicano il giorno e il luogo esatti di un sisma (preferibilmente catastrofico) sulla base dei parametri più bislacchi (apparizioni, profezie, ecc.). L’ultimissima della serie- segnalata da un nostro caro utente- è quella di un tizio che aveva previsto per il 17 aprile scorso niente poco di meno che il Big One in California. Ma magari bastasse la lettura dei tarocchi per prevedere eventi catastrofici e salvare vite umane! La previsione dei terremoti è una materia spinosa e complessa alla quale si dedicano anima e corpo ricercatori scientifici seri. A tal proposito, vorrei illustrarvi qui di seguito uno studio tutto italiano che, a mio avviso, aggiunge un tassello interessante al mosaico della comprensione dei meccanismi che generano i terremoti. Buona lettura a tutti.

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Sul numero di marzo di Le Scienze è stato pubblicato un sunto dello studio condotto da Carlo Doglioni, Salvatore Barba, Eugenio Carminati e Federica Riguzzi. (1) Gli autori hanno analizzato la relazione tra la sismicità e il tasso di deformazione, evidenziando come le aree con terremoti più intensi siano quelle in cui la velocità di deformazione delle rocce è più bassa rispetto alle aree circostanti. Sono partiti dal considerare la crosta terrestre suddivisa in due porzioni: crosta superiore e crosta inferiore. La prima, spessa mediamente 15 km, ha un comportamento fragile ed è influenzata dalla pressione: il carico litostatico, che aumenta con la profondità, esercita una forza di contenimento sulle rocce, rendendole più stabili e aumentandone la resistenza. La crosta inferiore, invece, ha un comportamento duttile ed è influenzata dalla temperatura: il gradiente termico, che diminuisce con la profondità, indebolisce i legami dei reticoli cristallini rendendo le rocce meno stabili. Che cosa significa questo? Significa che le rocce crostali non si deformano tutte allo stesso modo. Infatti, quelle della crosta superiore si deformano “a scatti” attraverso l’attivazione delle faglie, quelle della crosta inferiore, invece, si deformano costantemente nel tempo, senza perdita di coesione, attraverso la distorsione dei reticoli cristallini:

Diverso comportamento meccanico della crosta superiore e della crosta inferiore.

Diverso comportamento meccanico della crosta superiore e della crosta inferiore.

I terremoti sono associati alle deformazione fragili. La transizione tra le due porzioni crostali con diverso comportamento meccanico, detta “transizione fragile-duttile”, corrisponde alla massima resistenza delle rocce, cioè la profondità a cui è necessaria l’energia massima per romperle. Più è profonda questa transizione e più lunga è una faglia, maggiore è il volume di rocce coinvolte nel sisma, quindi maggiore sarà la magnitudo. Per descrivere un evento sismico si utilizzano diversi valori numerici, come la magnitudo momento, la magnitudo locale e l’intensità macrosismica (il fatto stesso che per descrivere un sisma si prendano in considerazione diversi parametri sta ad indicare la complessità del fenomeno).

La legge di Gutenberg-Richter è l’espressione analitica della forza che agisce contemporaneamente sul guscio terrestre e che è responsabile della distribuzione sismica sul pianeta. L’origine di questa forza è ancora nel campo delle ipotesi, tra le quali sono contemplati i moti convettivi nel mantello e gli effetti della rotazione terrestre che spiegherebbero l’attuale deriva verso ovest delle placche litosferiche. La diversa velocità di queste ultime dipende dal grado di disaccoppiamento mantello-litosfera che è funzione della variazione di viscosità nel mantello: maggiore è la viscosità, minore è la velocità della placca.

Funzionamento delle faglie in funzione della transizione “fragile-duttile”.

Funzionamento delle faglie in funzione della transizione “fragile-duttile”.

In figura è illustrato il funzionamento delle faglie in relazione alla transizione fragile-duttile. Nel caso di faglia distensiva la transizione si configura come una zona dilatata in cui si formano delle fratture e dei vuoti che si riempiono di fluidi, in conseguenza all’accomodamento della crosta inferiore in lento ma costante movimento rispetto alla crosta superiore bloccata. Questa zona si espanderà fino a quando non sarà più in grado di sorreggere la parte alta (“tetto” della faglia), a quel punto le rocce si romperanno, il blocco cadrà sotto il suo stesso peso e l’energia potenziale gravitazionale accumulata sarà liberata attraverso le onde sismiche del terremoto. I fluidi presenti saranno espulsi come quando si strizza una spugna e migreranno verso l’alto: ecco perché un evento sismico è accompagnato da una risalita delle falde e da un aumento della portata delle sorgenti. Dopo la scossa principale, il tetto della faglia deve raggiungere una nuova condizione di equilibrio e questo avviene mediante le scosse di assestamento. Nel caso di faglia inversa, invece, la transizione si configura come una fascia in sovrapressione . Le rocce accumulano energia elastica fino al punto di rottura, quando le forze di deformazione superano la resistenza delle rocce e il tetto della faglia viene scagliato verso l’alto, originando il terremoto (possiamo assimilare questo meccanismo ad una molla prima totalmente compressa e poi espansa). Generalmente i terremoti associati a faglie compressive sono più violenti perché occorre più energia per vincere le forze di compressione e perché in questo contesto geodinamico occorre vincere anche la forza di gravità.

Relazione tra tasso di deformazione e magnitudo dei terremoti.

Relazione tra tasso di deformazione e magnitudo dei terremoti.

In figura sono riportati i risultati di osservazioni effettuate sulla sismicità in Italia in un intervallo temporale che va dal 1° gennaio 2007 al 31 dicembre 2011.

In particolare, sono stati messi in relazione i terremoti di magnitudo superiore a 3 con i tassi di deformazione ottenuti in corrispondenza di ciascuno degli epicentri. Il dato più importante è rappresentato dal fatto che i terremoti di magnitudo superiore a 4 sono avvenuti tutti in aree in cui il tasso di deformazione è inferiore a 40 nanostrain per anno (1 nanostrain= 1 mm ogni 1000 chilometri). Cosa significa questo? Significa che le aree che si deformano più lentamente rispetto alle aree circostanti sono le aree crostali “bloccate” che stanno accumulando energia . Anche se l’intervallo di osservazione ha dei limiti temporali, il valore stabilito può essere preso in considerazione come un parametro utile ad individuare aree a sismicità significativa. Sulla mappa della velocità di deformazione si possono sovrapporre le faglie attive note. E’ interessante notare come il terremoto de L’Aquila (2009) e quello in Emilia (2012) siano avvenuti in aree a basso tasso di deformazione. Lo studio condotto si è basato sui dati forniti dalla rete GPS e su modelli numerici. In conclusione: questa nuova idea sui terremoti non serve a sapere con esattezza quando e dove si registrerà un sisma ma può indirizzare gli studi verso aree con maggiore “urgenza” sismica, in cui fare prevenzione attraverso l’adeguamento antisismico degli edifici non a norma e l’educazione al rischio sismico. Vorrei sottolineare ancora una volta come lo studio dei terremoti sia reso complicato dall’impossibilità di investigare il sottosuolo alle profondità di interesse e quella di riprodurre perfettamente in laboratorio le condizioni di stress a cui sono sottoposte le rocce in profondità. Di certo un approccio multidisciplinare può migliorare i metodi di previsione.

Ad ogni modo, diffidate da tutte le previsioni “ad capocchiam” di cui è piena la rete!!

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

La sequenza sismica del Matese

22 Gen

Dopo il primo articolo comparso qualche settimana fa:

Cos’e’ successo in Sardegna?

la nostra cara amica Patrizia ha deciso di concederci il bis, con un nuovo post sulla sismologia della nostra penisola. Questa volta ci spostiamo nel matese per capire cosa sta succedendo nella zona, se veramente e’ in corso uno sciame sismico come qualcuno sostiene e, soprattutto, per far capire alle popolazioni del posto come comportarsi. Chi meglio di una geologa puo’ raccontarci queste notizie?

Da Patrizia: La sequenza del Matese

 

Il 29 dicembre 2013, alle 18.08, si è verificato un terremoto di magnitudo 4.9 nella zona del Matese, in Campania, tra le province di Caserta e Benevento (figura 1), con  una profondità ipocentrale di 10,5 km. Pochi minuti prima la RSN (Rete Sismica Nazionale) ha registrato nella stessa area un evento di magnitudo 2.7.  Numerose sono state le scosse di assestamento successive, con magnitudo inferiore.

Oggi, 20 gennaio 2014, alle 08.12 , nella zona in esame si è avuto un nuovo evento importante di magnitudo 4.2, ad una profondità di 11,1 km.

A sinistra: Fig.1, Epicentro del terremoto del 29/12/13. A destra: Fig.2, Sequenza sismica del Matese.

A sinistra: Fig.1, Epicentro del terremoto del 29/12/13. A destra: Fig.2, Sequenza sismica del Matese.

 

Nel Matese è dunque palesemente in atto una sequenza sismica (figura 2).

Ormai siamo abituati a sentir parlare di sequenza sismica e spesso ci chiediamo se c’è un collegamento tra le diverse sequenze in atto sul territorio nazionale. Per sapere se c’è davvero un nesso geologico tra i terremoti registrati in Italia dalla RSN dobbiamo capire la geodinamica dell’area italiana. Quando parliamo di geodinamica prendiamo in considerazione  il movimento delle placche tettoniche. Il territorio italiano si trova nella zona di incontro/scontro tra la placca euroasiatica e la placca africana. In particolare, nell’Italia meridionale, l’interazione tra le due placche è accompagnata da un processo di subduzione testimoniato proprio dall’attività sismica intermedia e profonda. Detto in altri termini, la placca africana si infila sotto quella euroasiatica, dando luogo ai terremoti che si registrano lungo l’Appennino centro-meridionale.

fig3

Alla base delle sequenze sismiche degli ultimi tempi (Pollino, Gubbio, Matese) c’è quindi lo stesso meccanismo genetico. Nella figura 3 è indicato il meccanismo focale del terremoto del 29/12/13. Il meccanismo focale di un terremoto è dato dall’individuazione del piano di faglia e del movimento relativo delle rocce lungo tale piano ed è  rappresentato graficamente da un “pallone”. Nel caso specifico, il meccanismo focale ci indica che si è attivata una faglia distensiva con andamento NW-SE, detta faglia appenninica, come si vede dalla forma riportata nella figura.

Per capire come si muovono le rocce lungo il piano di faglia, consideriamo due fogli di carta in formato A4 e incolliamoli in corrispondenza del lato lungo con 3 o 4 punti di colla. Per scollarli esercitiamo una certa pressione dall’alto verso il basso in corrispondenza dei punti di colla. Progressivamente la colla cederà e i fogli si staccheranno. Analogamente, lungo un piano di faglia le rocce si frattureranno quando l’energia accumulata supererà il loro punto di rottura e libereranno questa energia come onde sismiche. La fatturazione può avvenire lungo uno o più punti (come il distacco dei due fogli di carta lungo i punti di colla).  In particolare la faglia sismogenetica del Matese che ha dato luogo al terremoto di fine anno risulta segmentata da una serie di faglie perpendicolari. Se il movimento delle rocce è avvenuto lungo un segmento di faglia, la “turbolenza” è stata trasmessa agli altri segmenti cioè la rottura in un punto ha alterato lo stato di sforzo delle porzioni di roccia adiacenti. In questo caso, siamo in presenza di un sottosuolo tettonicamente instabile e questo significa che nella stessa zona si possono verificare altri terremoti.

Fig.4: Terremoti storici nell’area del terremoto del 29/12/2013

Fig.4: Terremoti storici nell’area del terremoto del 29/12/2013

I dati della sismicità storica evidenziano tre eventi catastrofici nella zona in esame (figura 4):

1)    5/12/1456  (magnitudo intorno a 7)

2)    5/6/1688   (magnitudo intorno a 7)

3)    26/7/1805 (magnitudo 6.6)

Sempre nel distretto sismico del Matese, ma con altri epicentri, ricordiamo due eventi analogamente violenti nel XX secolo:

1)    21/8/1962  fra Sannio e Irpinia (magnitudo 6.1)

2)    23/11/1980 Irpinia (magnitudo 6.9)

Nonostante i dati storici a disposizione sul reale rischio sismico, la zona in esame fino al 1984 non era nemmeno classificata come sismica. Dal 1984 al 2002 è stata considerata a media sismicità. Solo dopo il 2002 è stata classificata come zona ad alta sismicità (figura 5):

Fig.5: Mappa di pericolosità sismica

Fig.5: Mappa di pericolosità sismica

Allo stato attuale delle conoscenze, non si è in grado di stabilire quanta energia sismica entri in gioco nel movimento delle placche dal momento che non è possibile investigare il sottosuolo oltre i 10 km di profondità e non è possibile riprodurre in laboratorio gli stati di sforzo cui sono sottoposte le rocce in queste condizioni. Questo significa che non si può prevedere il trend evolutivo della sequenza sismica che stiamo esaminando. Nessuno può indicare con esattezza dove, quando e se si verificherà un nuovo evento catastrofico. E’ probabile che l’energia accumulata si scaricherà attraverso una serie di eventi come quelli finora registrati. Siamo comunque nel campo delle ipotesi.

Senza alcuna intenzione polemica, mi dissocio da chi ha suggerito alla gente di dormire in auto per qualche notte. Piuttosto inviterei le persone interessate a verificare lo stato di agibilità delle proprie abitazioni e di ricorrere, se necessario, all’ospitalità di parenti/amici/conoscenti residenti in zone non a rischio. Logicamente, deve restare alto il livello di guardia per le autorità competenti affinché si mettano in sicurezza gli edifici non a norma.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Cos’e’ successo in Sardegna?

26 Nov

Qualche giorno fa, mi contatta la nostra cara amica e sostenitrice del blog Patrizia. Mi chiede l’autorizzazione per poter scrivere un articolo su quanto avvenuto in Sardegna per Psicosi 2012. Premetto subito che Patrizia oltre ad essere una geologa, vive proprio in Sardegna e quindi ha vissuto, fortunatamente senza problemi nella sua zona, quanto avvenuto solo pochi giorni fa.

Dopo 594 articoli scritti di mio pugno, vi propongo questo articolo scritto da Patrizia e sul quale il sottoscritto non ha assolutamente messo mano. Secondo me, l’articolo e’ scritto benissimo e sposa in pieno la filosofia e lo stile di Psicosi 2012. Spero che anche la vostra opinione sia favorevole e, per qualsiasi commento, Patrizia e’ sempre disponibile, come fatto fino ad oggi, al dialogo e ad una sana discussione costruttiva.

 

Da Patrizia: Cos’e’ successo in Sardegna?  

 

Il 18 novembre scorso la Sardegna è stata devastata dal ciclone Cleopatra. Una bolla di aria fredda si è staccata da una perturbazione atlantica e, passando sopra il Mediterraneo eccezionalmente caldo, si è caricata oltremodo dando origine ad un ciclone dalla forma a V, cioè con due fronti che si sono abbattuti sull’isola, rispettivamente su Ogliastra e Gallura l’uno, su Oristanese e Medio Campidano l’altro.  Quello che nel linguaggio mediatico viene indicato come “bomba d’acqua” è, in meteorologia, un evento da cumulonembo, cioè una nube che può raggiungere i 12000 metri di altezza e avere la base a 300 metri dal suolo e che può scaricare enormi volumi di acqua in decine di minuti o anche in diverse ore. Cleopatra era un sistema lungo trecento km, formato da una serie di queste nubi, alcune delle quali hanno superato i 12000 metri di altezza, per cui aveva una potenza intrinseca che è stata però esaltata dalla particolare morfologia del territorio sardo. Vale a dire che la perturbazione ha trovato nelle montagne degli ostacoli fisici che l’hanno “costretta” a scaricare l’acqua. Riportiamo di seguito i dati pluviometrici di alcune località colpite che, a nostro avviso, sono maggiormente rappresentative dell’entità del fenomeno.

Fig.1: Curve delle precipitazioni cumulate

Fig.1: Curve delle precipitazioni cumulate

Osserviamo, innanzitutto, che sulla costa (Golfo Aranci) le piogge sono state meno intense rispetto alle zone di montagna (Mamone) o a ridosso delle stesse (Padru), dove i quantitativi di precipitazioni cumulate nello stesso intervallo temporale- all’incirca 16 ore- sono nettamente superiori. In particolare il tratto di curva che improvvisamente subisce un’impennata corrisponde all’evento da cumulonembo. I dati sono forniti dalla rete pluviometrica del Servizio Idrografico Regionale.

Per evidenziare ancora di più la quantità delle precipitazioni del 18 novembre si possono osservare in figura 2 i dati forniti dal Dipartimento Idrometeoclimatico Regionale.  Nella figura 3 sono riportati i comuni dei quali vengono forniti i dati sulle precipitazioni.

Fig.2: Precipitazioni del 18 novembre

Fig.2: Precipitazioni del 18 novembre

Nella maggior parte dei casi è caduta in meno di 24 ore una quantità di pioggia pari alla metà della pioggia annuale, evidenziando ancora una volta la tendenza alla irregolarità nella distribuzione delle precipitazioni, che si concentrano in periodi di tempo limitati.

Fig.3: Comuni della Sardegna

Fig.3: Comuni della Sardegna

Cos’è successo invece ad Olbia?

Dai dati riportati da L’Unione Sarda del 20 novembre, ad Olbia il 18 novembre sono caduti “soltanto” 93 mm di pioggia. E allora perché c’è stato il disastro?

Olbia si trova su una pianura alluvionale, vale a dire un territorio “costruito” nel corso del tempo geologico dai materiali trasportati e depositati dai corsi d’acqua. Molti alvei sono stati riempiti per essere inseriti nel tessuto urbano come strade. Durante un evento da cumulonembo, le strade urbane si trasformano nella parte superiore dell’alveo, cioè si trasformano in vie preferenziali per i flussi d’acqua, per decine di minuti o per qualche ora. In realtà si tratta di acqua mista a fango e detriti di ogni genere, quindi una vera e propria onda di piena. Olbia, quindi, è stata investita dall’onda di piena proveniente da Monte Pinu e dintorni che ha provocato l’esondazione di due metri dei suoi canali. Indubbiamente i danni sono stati amplificati da uno scorretto sviluppo edilizio, non supportato da un adeguato piano di gestione del territorio. Si palleggiano la patata bollente del mancato e/o inadeguato allertamento il capo della Protezione civile e i sindaci dei vari comuni colpiti. L’allarme è stato dato come “elevato” (in una scala di tre tipi di allarme: ordinario, moderato, elevato) ma nessuno ha capito l’entità dell’evento. Il sindaco di Olbia, per esempio, ha dichiarato che, nonostante l’allarme, non si poteva prevedere l’esondazione dei canali. Senza voler polemizzare, una dichiarazione di questo tipo non sta né in cielo né in terra, visto che Olbia è soggetta a frequenti allagamenti! I media hanno sostenuto la tesi dell’eccezionalità dell’evento. In realtà fenomeni come Cleopatra sono storicamente conosciuti: basti ricordare l’alluvione del 1951 quando in Sardegna si registrarono 1500 mm di pioggia in tre giorni.

Ma come si possono prevedere questi fenomeni e prevenirne i danni?

Il professore Ortolani, ordinario di Geologia presso l’Università Federico II di Napoli, sostiene che, per mettere in salvo la vita dei cittadini, occorre un sistema di allarme idrogeologico immediato.

Vale a dire un sistema di pluviometri che registrino la pioggia ogni 2-3 minuti in maniera tale da individuare sul nascere l’evento bomba d’acqua (questo è possibile esaminando la curva pluviometrica che, come abbiamo visto, subisce un’impennata all’inizio del fenomeno). Inoltre, conoscendo la morfologia del territorio urbanizzato e non urbanizzato, si possono individuare le vie preferenziali dei flussi d’acqua e detriti provenienti dalle precipitazioni lungo i versanti. Quando si ha la certezza che si tratta di una bomba d’acqua, cioè dopo qualche minuto dall’inizio del fenomeno, si fa scattare l’allarme meteo immediato e si mette in atto il piano di protezione civile pregresso, che può prevedere per esempio l’evacuazione delle abitazioni lungo le fasce fluviali che saranno interessante dalla piena, oppure l’evacuazione delle strade e dei piani seminterrati, a seconda dell’entità del fenomeno.

Per concludere, vorremmo riportare una notizia emblematica: prima che Cleopatra arrivasse, all’ingresso di Terralba, uno dei paesi più colpiti dal ciclone, c’erano cartelli con su scritto NO AI VINCOLI IDROGEOLOGICI. Il rispetto del territorio veniva visto come un ostacolo allo sviluppo economico legato all’edilizia! Chissà se i morti di questa volta faranno riflettere un po’ di più sui nostri abusi all’ambiente.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.