Sottoprogetto 5.1.3 - “Catalogo strumentale dei terremoti dal 1981 al 1996”

A cura di:

P. Gasperini e G. Monachesi

Componenti delle U.R. che hanno svolto le attività di seguito descritte:

P. Augliera (Uni GE), M. Cattaneo (Uni GE), H. Coppari (OGS MC), R. Di Giovambattista (ING RM), G. Durì (OGS TS), M. Frapiccini (OGS MC), P. Gasperini (Uni BO), A. Gervasi (Uni CS), A. Govoni (OGS TS), I. Guerra (Uni CS), A. Marchetti (ING RM), P. Marsan (SSN RM), G. Milana (SSN RM), G. Monachesi (OGS MC), A. Moretti (Uni CS), L. Moroncelli (ING RM), L. Orlanducci (Uni BO), S. Parolai (OGS MC), G. Renner (OGS TS), D. Spallarossa (Uni GE), L. Trojani (OGS MC), G. Vannucci (Uni BO)

Introduzione

L’obiettivo del sottoprogetto 5.1.3 era la realizzazione di un catalogo degli eventi sismici registrati nel territorio nazionale nel periodo compreso tra il 1981 e il 1996. Il catalogo doveva essere usato nell’ambito di questo sottoprogetto per studi sulla variazione dei tassi di sismicità e doveva rispondere anche alle esigenze di altri gruppi o settori nazionali di ricerca.

Si vuole sottolineare che uno dei risultati raggiunti è stata la realizzazione di un coordinamento ed una sinergia tra gli operatori delle più importanti reti sismometriche operanti in Italia al fine standardizzare le procedure e i formati dei dati sismici forniti. E' auspicio dei partecipanti che tale coordinamento non resti confinato alla durata del presente sottoprogetto ma possa essere la base di una più solida e fattiva collaborazione tra i vari enti che a vario titolo si sono occupati della raccolta dei dati sismometrici in Italia. In questo ambito la recente istituzione dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) con la possibilità di creare sezioni presso le Università e i Centri di Ricerca italiani rappresenta certamente un passo essenziale per fornire un sostegno e una continuità a questa operazione.

Bisogna anche notare che le U.R. afferenti al sottoprogetto hanno avuto comunicazione della sua approvazione e della disponibilità dei relativi finanziamenti solo a decorrere dal dicembre 1998. Questo ha portato ad un ritardo di circa sei mesi su tutte le scadenze indicate inizialmente nel programma. In particolare il file contenente il data set finale alla data di chiusura di questo rapporto è stato implementato ed è in fase di verifica automatica degli eventuali errori in esso contenuti. La disponibilità del catalogo su supporto informatico per tutta la comunità scientifica è prevista per i primi mesi del 2000.

Nella fase iniziale del sottoprogetto 5.1.3 si è proceduto a censire le caratteristiche strumentali e topologiche delle stazioni afferenti alle varie reti, nonché le procedure operative seguite dai diversi gestori. Questa prima fase è stata svolta a partire dal luglio 1998 a seguito di alcuni incontri informali avvenuti presso la scuola di Erice e successivamente in occasione dei convegni annuali 1998 del GNGTS e GNDT. 

La prima riunione operativa è stata organizzata a Roma presso l'ING il giorno 13/01/1999. Ad essa hanno partecipato operatori di tutte le U.R. coinvolte. In questa occasione, dopo un confronto sui formati e/o modalità di trattamento ed archiviazione dei dati, si è deciso di procedere ad un inventario dei dati disponibili redatto secondo uno standard predefinito. 

Alle singole U.R. afferenti al sottoprogetto è stato richiesto di fornire una relazione contenente: 

·Un elenco dei dati caratteristici delle stazioni sismometriche, comprensivo, oltre che del periodo di funzionamento di ogni singola stazione, anche di notizie sulla disponibilità di “Log” di stazione, modalità di acquisizione e registrazione, ecc.

·Informazioni sull’affidabilità della sincronizzazione del tempo e delle polarità.

·Metodologie di calcolo della localizzazione e della magnitudo.

·Formati e modalità di archiviazione dei dati.

I rapporti elaborati dalle diverse U.R. sono stati raccolti nella loro forma originale dai responsabili di sottoprogetto e sono state riprodotte nella relazione semestrale del sottoprogetto (Monachesi e Gasperini, 1999). 

Successivamente - data la mole dei dati - si è deciso di procedere alla sperimentazione su un’area geografica ristretta delle diverse metodologie adottabili sia in fase di assemblaggio dei dati, sia di localizzazione, che di verifica finale dei risultati. Data la sinergia con il sottoprogetto 6.1.a è stata scelta come area campione l’Italia centro orientale (comprensiva delle regioni Marche, Umbria, Abruzzo centro settentrionale e in parte delle regioni del Lazio e della Toscana). 

In questa area sono stati verificati manualmente i risultati delle procedure automatiche - messe a punto dalla U.R. ING - per l’importazione dei dati e l’assegnazione degli identificativi numerici di coincidenza, per la verifica di errate associazioni e per la presenza di duplicazione dei dati all’interno di uno stesso evento. Parallelamente a questa attività l’U.R. Uni GE ha localizzato gli eventi utilizzando diverse procedure di calcolo e verificato i diversi risultati ottenuti consentendo la messa a punto degli algoritmi di calcolo e delle procedure che verranno adottate nella compilazione del catalogo nazionale. 

L’U.R. Uni BO ha provveduto ad espandere il numero di osservazioni sulla magnitudo locale per meglio tarare relazioni tra questa e la durata della coda e l'ampiezza dei sismogrammi.

Successivamente a seguito dei risultati emersi dal test site le attività sono state estese a tutto il territorio nazionale ed in particolare, alla luce dell’esperienza maturata si è proceduto:

·Alla verifica del data set delle stazioni che ha presentato non pochi problemi causati dalla sovrapposizione di sigle diverse per una stessa stazione e dalla non disponibilità della gran parte dei registri di stazione che, persi nel tempo o non immediatamente disponibili, non hanno facilitato l’opera di verifica dei parametri di stazione.

·All'inserimento dei diversi file fasi provenienti dalle diverse reti sismometriche locali nel file fasi collezionato dall’ING a partire dai dati rilevati dalle stazioni della Rete Sismica Nazionale Centralizzata (RSNC) e, successivamente, al controllo delle duplicazioni delle informazioni e della esatta assegnazione del codice di coincidenza per le fasi appartenenti allo stesso evento.

·All'analisi delle magnitudo Wood Anderson (WA) e Wood Anderson sintetico (SWA) al fine di formare un set di magnitudo di riferimento per la taratura di relazioni con la durata e l'ampiezza delle registrazioni.

Complessivamente le attività concluse sono le seguenti:

·Raccolta di tutti i dati in un unico data base e verifica degli eventuali errori o sovrapposizioni di dati.

·Assegnazione degli identificativi di coincidenza dei diversi eventi.

·Definizione di modelli di velocità “regionali” per l’area campione.

·Definizione delle modalità di revisione delle magnitudo applicabili al data set completo e calcolo delle magnitudo stesse.

·Realizzazione di una banca dati per l’archiviazione, controllo e aggiornamento delle informazioni (localizzazioni, fasi e stazioni) fornite dalle diverse U.R. La banca dati è stata implementata utilizzando Access 97 in ambiente PC.

·Integrazione nel gruppo di lavoro degli operatori del SSN che hanno espresso il loro interesse a partecipare all’iniziativa e che hanno reso disponibili i dati delle stazioni digitali di loro competenza ubicate in Umbria, Abruzzo e Marche.

Attualmente si sta procedendo alla:

·Verifica automatica finale del file delle fasi implementato per tutto il territorio nazionale che verrà entro il mese di dicembre utilizzato per la definizione dei diversi modelli crostali.

·Ricalcolo omogeneo delle magnitudo per il data set nazionale

Di seguito vengono riportate le relazioni sintetiche che descrivono le attività svolte dalle singole U.R. impegnate nel progetto e redatte dalle U.R. stesse.

Contributo dell'U.R. Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste/Centro di Ricerche Sismologiche di Udine alla compilazione del catalogo strumentale post-1980 con particolare riferimento all'area nord-orientale

(A cura di: A. Govoni, G. Renner, G. Durì)

Nell'ambito del sottoprogetto 5.1.3, l'U.R. dei Dipartimenti “Centro Ricerche Sismologiche e Oceanologia e Geofisica Ambientale” dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale ­ OGS (ex Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste) ha sviluppato le seguenti attività:

·Messa a punto del data set dei tempi di arrivo per la Rete Sismica del Friuli Venezia-Giulia (RSFVG), relativo al periodo 1981-1996;

Sono state assemblate e ‘ri-formattate’ secondo uno standard concordato, un totale di 72579 fasi P e di 54804 fasi S relative al periodo in questione provenienti da tutte le stazioni gestite dall’Ente, che, con modalità e configurazione diverse, coprono la parte orientale del Veneto, il Trentino Alto-Adige ed il Friuli Venezia-Giulia. Sono state aggiunte anche tutte le fasi di stazioni estere utili alla localizzazione degli eventi di frontiera. Il data set locale implementato è stato trasferito all’U.R. OGS MC che ha verificato e corretto gli eventuali errori grossolani, incongruenze, ecc. e successivamente inviato all’U.R. ING RM per la sua integrazione nel data set nazionale. Inoltre all’U.R. OGS MC sono stati inviati i dati relativi ai terremoti registrati dalla stazione WWSSN - TRI (Trieste) dalla seconda metà del 1988 al primo semestre del 1992.

·Verifica delle informazioni relative alle diverse configurazioni della rete RSFVG (già RSINO);

Come ricordato in Monachesi e Gasperini (1999), le informazioni relative alla configurazione ed alle modalità di funzionamento e gestione di tutte le stazioni sismometriche utilizzate per le letture, sono state recuperate, opportunamente verificate e comunicate all’U.R. OGS MC per l’inserimento nel data set unificato delle stazioni, strumento di lavoro indispensabile per la creazione del catalogo.

·Recupero di letture da nastri analogici per il periodo 1988-1993;

Nel periodo 1988-1993 la RSFVG (allora RSINO) ha acquisito i dati con un sistema digitale EarthData, mantenendo in parallelo il vecchio sistema analogico che registrava i dati in continuo su nastri a 14 piste. Ad un’analisi accurata condotta da G. Renner è risultato che un non ottimale configurazione dei trigger del sistema digitale ha portato, probabilmente in diversi casi, ad una perdita di dati analizzati per la compilazione del bollettino. Stime accurate sono difficili, ma è possibile affermare che il catalogo OGS per il periodo in questione sia incompleto in bassa magnitudo per un fattore dell’ordine del 5% (10% nella peggiore delle ipotesi) degli eventi complessivi. Particolarmente affetta da incompletezza dovrebbe essere l’attività sismica ai confini della zona coperta dalla rete. Per questo motivo è stato avviato un progetto di recupero delle forme d’onda registrate nel periodo di sovrapposizione con i nastri magnetici. A tale scopo il vecchio registratore magnetico a 14 piste è stato ‘interfacciato’, tramite opportuni circuiti elettronici, ad un PC dotato di scheda di conversione A/D ed è stato realizzato un primo programma di acquisizione dati. Allo stato attuale, ci sono ancora alcuni problemi da risolvere sia nella parte software di acquisizione (decodifica affidabile del segnale DCF presente sui nastri, saltuari problemi di buffer-under run sui canali DMA dovuti alla piattaforma Windows) sia nella parte di controllo del registratore (in particolare la gestione degli inceppamenti del nastro). Ciò ha ritardato notevolmente la realizzazione del progetto, allo stato attuale sono stati recuperati da G. Renner, tramite i preesistenti playbacks su carta, soltanto i dati relativi ai primi otto mesi del 1988. I dati sono disponibili e, come di routine nel progetto, verranno comunicati all’U.R. OGS MC.

Contributo dell’U.R. del Dipartimento per lo Studio del Territorio e delle Sue Risorse dell’Università di Genova alla compilazione del catalogo strumentale post-1980 con particolare riferimento all'area nord-occidentale

(A cura di: Paolo Augliera, Marco Cattaneo, Daniele Spallarossa)

Nell'ambito del sottoprogetto 5.1.3, l’U.R. del Dipartimento per lo studio del Territorio e delle sue Risorse (ex DISTER, Dipartimento di Scienze della Terra) dell'Università di Genova (DIPTERIS-GE) ha sviluppato le seguenti attività:

·Messa a punto del data set dei tempi di arrivo per la Rete Sismica Ligure-Piemontese (Rete IGG), relativo al periodo 1981-1996.

·Verifica delle informazioni relative alle varie stazioni della rete IGG.

·Costruzione di modelli di propagazione, per la localizzazione degli eventi relativi al data set complessivo dei tempi di arrivo.

·Verifica di congruenza dei dati di magnitudo. 

Riguardo al primo punto, sono state riordinate e ‘formattate’ 115255 fasi P e 75929 fasi S. Queste sono state rese disponibili al progetto e distribuite in formato Hypo71

Riguardo al secondo punto, sotto il coordinamento dell’U.R. OGS MC, le informazioni relative alle stazioni sismiche della rete IGG sono state inserite nel data base delle stazioni, strumento di lavoro indispensabile per la creazione del catalogo. 

Il terzo punto è quello che ha richiesto il maggior impegno all'Unità. La determinazione dei modelli di propagazione atti a localizzare eventi sismici registrati da reti sia locali che regionali richiede infatti una procedura non standard: si è deciso di sviluppare questa procedura su un data set più ridotto, relativo ai dati del solo settore Centro-Settentrionale dell'Appennino. Per la determinazione del modello di propagazione ottimale per la localizzazione degli eventi del catalogo, l'approccio seguito è stato quello denominato Joint Hypocenter Determination (JHD).

Senza entrare nel dettaglio, e nelle problematiche, del metodo, bisogna rimarcare che questo problema inverso è fortemente non lineare. In questi casi è vieppiù necessario iniziare la procedura con parametri molto ragionevoli, in modo da poter utilizzare un approccio di tipo perturbativo. In altre parole, occorre disporre di un insieme di eventi con una buona localizzazione a priori, e di un buon modello di propagazione iniziale. Nel nostro caso, ciò ha comportato una selezione molto rigorosa dei dati in ingresso: i tempi di arrivo riportati nel data set sono talvolta affetti da errori piuttosto vistosi. Inoltre la copertura degli eventi (ossia il numero di stazioni che hanno registrato le varie fasi, e la loro distribuzione geografica intorno all'epicentro) risulta molto disomogenea. Si è quindi effettuata una selezione, basata su criteri di completezza e congruità.

Data l'estensione dell'area in esame, si è deciso in questa prima fase di utilizzare un modello unidimensionale con correzione di stazione. Ciò significa che si assume il campo di velocità come dipendente solo dalla profondità; le eventuali eterogeneità riguardanti la parte più superficiale della crosta, in corrispondenza delle stazioni, vengono (parzialmente) modellate da un termine statico di correzione. Questo approccio viene comunemente usato anche come primo passo per una tomografia tridimensionale.

Come modello iniziale di velocità, si è adottato quello ottenuto da Cattaneo et al. (1999) analizzando i dati della sequenza Umbro-Marchigiana del 1997 registrata dalla rete temporanea GNDT e dalle reti regionali di Marche, Umbria e Abruzzo. 

Questo modello, pur essendo finalizzato alla localizzazione di eventi strettamente in zona di catena appenninica, può essere considerato un buon punto di partenza anche per l'area (molto più estesa) in esame. 

Per l'inversione contemporanea per localizzazione e modello di velocità, si è utilizzato il codice Simulps12 (Thurber, 1983; Eberhart-Phillips, 1993) con leggere modifiche introdotte dall'U.R. di Genova. Tale codice consente di risolvere il problema non lineare in modo iterativo, separando nel corso delle iterazioni le incognite legate alla localizzazione da quelle legate al modello di propagazione. Ciò consente di smorzare in modo differenziato i vari passi di inversione, e quindi di ottenere soluzioni più stabili ed affidabili. 

Una volta ottenuto il modello di propagazione, ed i termini correttivi di stazione, si può procedere alla localizzazione del data set completo delle fasi. A questo scopo, si può utilizzare sempre il codice Simulps12, mantenendo bloccato il modello di localizzazione ed invertendo solo per i parametri focali.

Purtroppo, non sempre la quantità e qualità dei dati è sufficiente per garantire una buona localizzazione: in particolare molto spesso la profondità è molto mal vincolata, data l'alta distanza media tra le stazioni. In questo caso, la procedura automatica di localizzazione può "cadere'' in un minimo relativo, fornendo una soluzione poco attendibile. 

Per ridurre le conseguenze di questo problema, oltre all'usuale localizzazione, si sono effettuate altre inversioni vincolando, per ogni evento, la profondità ad un particolare valore. Inoltre, a volte i dati a disposizione sono relativi soltanto a stazioni piuttosto lontane dall'epicentro: in questo caso, come già detto la procedura di localizzazione Simulps12 non è in grado di gestire percorsi di raggio molto lunghi. Per tali eventi, una localizzazione "tradizionale'', utilizzando per esempio il codice Hypoellipse (Lahr, 1979), può dare risultati più attendibili. Per tali casi, la profondità è stata bloccata a 10 km, e si è pressoché eliminato il peso in distanza. 

In conclusione, per ogni evento si avevano a disposizione 10 localizzazioni: una a profondità libera, 8 a varie profondità e una da modello semplificato. Per scegliere automaticamente, tra queste localizzazioni, quella più attendibile, ossia quella che meglio risponde a criteri non solo di accordo coi dati, ma anche di ragionevolezza, si è adottata una strategia di controllo multiplo di vari parametri: il dato selezionato costituisce l'informazione di sintesi per ogni evento.

Per il quarto punto, sono state sviluppate procedure per il calcolo automatico di ampiezza, durata e magnitudo sulle stazioni a 3 componenti della Rete IGG per il periodo 1996-1999.

Contributo dell'U.R. del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna alla compilazione del catalogo strumentale post-1980 con particolare riferimento alla rivalutazione della magnitudo 

(A cura di: P. Gasperini, L. Orlanducci e G. Vannucci)

Per la valutazione della magnitudo locale presso l'ING viene prevalentemente utilizzata la durata della coda del sismogramma attraverso la relazione proposta da Console et. al. (1989). Occorre notare che per ricavare tale relazione gli autori non hanno effettuato un confronto diretto con magnitudo WA o SWA ma solo con altre magnitudo durata calcolate con la formula di Lee et al (1972). Senza entrare nel merito della validità dell'approccio proposto occorre notare che ci sono alcuni indizi che fanno sospettare che la formula di Console et. al. (1989) tenda a sovrastimare le basse magnitudo ed a sottostimare quelle più alte. D'altra parte anche le magnitudo in ampiezza calcolate dai dati della rete di acquisizione in tempo reale presentano notevoli incertezze legate sia alla prevalenza di componenti verticali, sia alla presenza di registrazioni saturate o rumorose, che alla reale possibilità di conoscere l'amplificazione assoluta del sistema stesso. 

Per fornire un insieme affidabile di magnitudo locali di riferimento da utilizzare per il confronto si è proceduto in una prima fase alla costruzione di un data base di stime di ampiezze Wood-Anderson (WA) dedotte sia dai dati, disponibili fino al 1989, delle due coppie di strumenti che hanno operato presso la stazione WWSSN di Trieste (TRI) gestita dall'OGS e presso l'Osservatorio di Roma Monteporzio (RMP) dell'ING, che ricavate sinteticamente (SWA) da registrazioni Broad-Band (BB) della rete Mednet, disponibili a partire dal 1990. 

Per la stazione WA di TRI sono state inserite manualmente tutte le stime di magnitudo Mwa indicate sui bollettini dal 1979 al 1989 (circa 1000) con le relative distanze epicentrali utilizzate per il calcolo. Le ampiezze sono state ricavate dalle magnitudo applicando inversamente la legge di attenuazione adottata dai ricercatori di Trieste (Finetti e Morelli, 1972). Le ampiezze ottenute sono state inoltre corrette (moltiplicandole per un fattore 2/3) dall'errore introdotto dalla pratica, seguita presso TRI, di calcolare l'ampiezza come somma vettoriale e non come media delle due componenti. Per RMP la fonte più completa disponibile è risultata essere il file del catalogo sismico dell'ING. Dai record di catalogo (in tutto 555) contenenti l'indicazione "RM" come fonte della magnitudo è stata ricavata, usando la tabella di attenuazione in uso presso l'ING, l'ampiezza presunta sulla base della distanza epicentrale dedotta dal catalogo stesso. Complessivamente per le due stazioni sono state ricavate circa 1500 stime di ampiezze WA relativamente al periodo 1975-1989. 

Per quanto riguarda i dati BB, a partire da un catalogo di eventi sismici localizzati sulla base dei dati ING si è proceduto dapprima a richiedere al sito IRIS (dmc.iris.Washington.edu), tramite la procedura di interrogazione automatica via posta elettronica (breq_fast) i dati relativi alle forme d’onda memorizzate disponibili per tutte le stazioni BB che si trovavano all’interno di un raggio di 600 km da ogni evento con magnitudo maggiore di 4.5. Quindi la soglia è stata progressivamente ridotta fino al valore minimo di 2.5 solo per un campione limitato di eventi ma in modo da mantenere il più possibile omogeneità spaziale e temporale. Sebbene alcuni dati BB relativi alla sola stazione dell'Aquila (AQU) siano disponibili già dal 1988 è solo dal 1990 che è pienamente operativa la rete BB Mednet dell'ING. Inoltre sono stati richiesti dati di terremoti solo fino al 1995, in quanto oltre tale data le stazioni Mednet non risultavano presenti sul data base di IRIS.

Le forme d’onda sono state visualizzate allo scopo di verificare che ogni registrazione contenesse effettivamente una fase sismica correlabile con l’evento in esame. Sono state analizzate le tracce digitalizzate a 20 Hz dei canali Broad-Band BHE (componente E-W) e BHN (componente N-S). E' possibile che tali dati, a causa della presenza del filtro anti-aliasing  a 8 Hz, possano non riprodurre fedelmente il segnale osservabile sul WA nel campo vicino (meno di 50-100 km) mentre non dovrebbero invece presentare alcun problema nel campo lontano. 

Attraverso una versione modificata del programma Fortran "Magml", scritto da Salvatore Mazza ed in uso da un paio di anni presso l'ING per la stima in tempo reale della Ml, sul segnale digitale è stata eseguita la deconvoluzione numerica dello spettro di risposta in velocità del sismometro BB quindi è stato eseguita la convoluzione dello spettro di risposta del WA utilizzando i valori modificati dei parametri suggeriti da Hurhammer et al. (1990) (V=2080, T=0.8, H=0.7). In tutto sono state ottenute circa 250 osservazioni relative a 162 terremoti nel periodo dal 1990 al 1995. 

Al fine di valutare l'applicabilità all'area italiana della legge di attenuazione di Richter (1935) è stata eseguita un'inversione della funzione di attenuazione simultaneamente al calcolo delle magnitudo e dei residui di stazione. Tale inversione è stata effettuata separatamente per le osservazioni sia WA e SWA in quanto i due insiemi non possiedono stazioni comuni. Sono stati ricavati sia i parametri di una legge analitica proposta da Hutton e Boore (1987), sia, seguendo il metodo suggerito da Hurhammer et al (1990), i singoli valori della funzione di attenuazione a differenti distanze epicentrali inseriti come parametri incogniti nelle equazioni di osservazione assieme alle magnitudo ed ai residui di stazione.  In entrambi i casi il sistema di equazioni sovrabbondanti è stato invertito ai minimi quadrati imponendo, attraverso opportune equazioni aggiuntive, il valore di LogAo=-3  a 100 km e la somma dei residui di stazione essere nulla. 

Sebbene, a causa della cattiva distribuzione spaziale degli eventi e delle stazioni, non sia stato possibile vincolare soddisfacentemente le soluzioni si può dedurre, sia dai dati WA che SWA, che la legge di attenuazione per l'Italia corrisponde abbastanza bene a quella di Richter (1935). Per motivi di compatibilità e consistenza si è quindi deciso di utilizzare quest'ultima per il calcolo delle magnitudo. In tutto sono state rese disponibili 944 stime di magnitudo relativamente al periodo 1981-1995. Tali stime tuttavia si riferiscono ad una minoranza dei terremoti effettivamente registrati e localizzati in Italia in tali anni. Si è pertanto proceduto alla taratura di una nuova relazione per la magnitudo durata del tipo di quella proposta da Lee et al (1972) sulla base delle magnitudo WA e SWA ricavate in precedenza. Sono stati analizzati i dati provenienti dal data base ING per il periodo dal 1984 al 1995 associando, sulla base del tempo origine, ogni stima di magnitudo WA ed SWA con le stime di durata disponibili. Questo ha portato ad un insieme di 2656 osservazioni (di cui 1150 relative a terremoti con SWA calcolata e 1506 con WA calcolata) che sono state utilizzate per calcolare i parametri di regressioni lineari di Mwa con il logaritmo della durata e la distanza. Una procedura simile è stata adottata per ricavare una relazione empirica con Mwa valida per le ampiezze riportate nel data base ING. Tali relazioni possono essere applicate a tutti dati presenti nel data base definitivo per ricavare magnitudo ampiezza e durata. 

Contributo dell’U.R. dell'Osservatorio Geofisico Sperimentale di Macerata alla compilazione del catalogo strumentale post-1980 con particolare riferimento all'area umbro-marchigiana-abruzzese

(A cura di: H. Coppari, M. Frapiccini, G. Monachesi, S. Parolai e L. Trojani)

Nell'ambito del sottoprogetto 5.1.3, l’U.R. dell’Osservatorio Geofisico Sperimentale di Macerata ha svolto le seguenti attività:

·Riordino del data set dei tempi di arrivo della Rete Sismometrica Marchigiana (RSM), per il periodo 1981-1996.

I dati rilevati dalle stazioni della RSM, inseriti manualmente nel data set della rete locale, sono stati confrontati sistematicamente con gli originali cartacei per individuare eventuali errori grossolani di digitazione. Dove possibile si è proceduto anche alla lettura delle durate dei sismogrammi, disponibili per circa il 46 % dei dati rilevati dalla RSM.

Complessivamente sono stati resi disponibili per l’implementazione del data set nazionale circa 35.000 fasi di cui 24.000 Pg e 11.000 Pn. I dati, organizzati in una tabella di Access, sono già stati importati nel data base delle fasi implementato per il territorio nazionale dall’U.R. ING.

·Verifica delle informazioni sulle stazioni sismometriche per cui si disponeva di fasi.

La verifica si è resa necessaria data la presenza nel data set nazionale inizialmente disponibile di sigle e coordinate anche significativamente diverse che identificavano uno stesso sito. Inoltre il data set è stato completato per quanto possibile con le informazioni relative alla quota, alla geologia di superficie, alla rete sismometrica di afferenza e al tipo di strumentazione adottato.

Complessivamente si dispone di informazioni per 378 stazioni del territorio nazionale e 174 di stazioni estere. I dati sono stati organizzati in una tabella di Access relazionabile al file delle fasi.

·Verifica e formattazione dei dati forniti dalle diverse U.R. impegnate nel progetto.

Ogni U.R. afferente al progetto ha una sua logica di archiviazione dei dati e utilizza formati diversi a seconda delle proprie necessità.

Prima della implementazione del file nazionale si rendeva quindi necessario standardizzare i formati di input. Dopo una sintetica analisi dei diversi formati in uso, si è concordemente deciso di adottare per l’interscambio dei dati e per la compilazione del file di input, il formato Hypo71.

I diversi files messi a disposizione dalle diverse U.R. partecipanti al progetto sono stati quindi verificati sia per un controllo del formato che per eliminare gli eventuali dati provenienti da stazioni diverse da quelle afferenti a ciascuna rete locale, allo scopo di minimizzare il rischio di duplicazioni all’interno del data set nazionale.

·Contributo alla verifica del data set nazionale implementato dalla U.R. ING. 

Si è collaborato con l’U.R. ING nella individuazione dei potenziali errori contenuti nel file fasi e delle procedure semiautomatiche che potevano averli generati.

Gli errori evidenziati sono stati successivamente eliminati mediante applicativi ad hoc sviluppati dalla U.R. ING.

·Implementazione dei dati per il calcolo della magnitudo.

L’analisi del data set nazionale ha evidenziato una carenza di informazioni necessarie alla ricalibrazione di una formula ‘robusta’ per il calcolo della magnitudo con la durata. Al fine di aumentare il numero di osservazioni disponibili allo scopo, l’U.R. ha raccolto in un file tutte le informazioni sulle magnitudo calcolate dalla convulizione a Wood Anderson dei segnali registrati dai sismometri L4-3D per tutti gli eventi regionali registrati dalle stazioni digitali della RSM dopo il 1996.

·Sviluppo del data base “Catalogo Sismometrico Nazionale”.

Attualmente l’U.R. sta progettando e realizzando il data base che conterrà tutti i dati di input (tabelle stazioni, fasi, modelli crostali e apparati) e i risultati (tabelle ipocentri e output stazioni). Il data base verrà pubblicato su CD-ROM entro i primi mesi del 2000.

Contributo dell'U.R. dell'Istituto Nazionale di Geofisica alla compilazione del catalogo strumentale post-1980

(A cura di: R. Di Giovambattista, A. Marchetti e L. Moroncelli)

L’Istituto Nazionale di Geofisica (ING) ha contribuito al sottoprogetto realizzando le procedure necessarie per l’integrazione dei dati e creando la base dei dati mediante l’integrazione dei parametri sismometrici messi a disposizione dall’ING e da tutti i partecipanti al progetto.

Il lavoro è stato articolato in 4 fasi:

1.Valutazione dei dati disponibili

Già nel 1988 un gruppo di lavoro aveva avviato una revisione del catalogo strumentale, segnalando contestualmente delle difficoltà operative derivanti dalla presenza contemporanea all’interno dei cataloghi strumentali di più sigle (temporanee, definitive, internazionali) assegnate ad una stessa stazione di rilevamento (Giardini et al., 1988). Al fine di evitare errori di duplicazione di fasi, o di permanenza per uno stesso evento sismico di dati preliminari e definitivi, è stata condotta una attenta analisi mirata alla identificazione di tutte le sigle con le quali una stessa stazione è stata identificata nel corso degli anni nelle singole reti. Dal momento che tale informazione non sempre era stata memorizzata nei singoli centri, è stato effettuato un controllo diretto sulle fasi mediante l’identificazione di sigle che presentavano sistematicamente tempi di arrivo identici. Tale operazione, congiuntamente con una revisione delle coordinate delle stazioni ha prodotto un file delle stazioni che è stato utilizzato in tutte le successive fasi di lavoro.

2.Valutazione della presenza dei dati delle reti locali nel data base ING

Il data base dell’ING è stato costruito nel corso degli anni associando i dati che venivano resi disponibili da reti locali operanti nel territorio nazionale con i dati rilevati dalla RSNC (Barba et al., 1995). Questa operazione di integrazione non ha avuto però nel corso degli anni un carattere di continuità. In molti casi i dati di reti locali pervenivano all’ING con un ritardo eccessivo per poter essere inclusi nei bollettini definitivi prima della loro pubblicazione. Inoltre in alcuni casi, successive rivalutazioni dei dati raccolti dalle reti locali hanno reso disponibili ulteriori dati che non erano confluiti nel data base ING o dati più accurati con i quali sostituire le letture preliminari. Un’analisi statistica ha fornito indicazione su base quindicinale dei dati presenti nel data base ING di tutte le stazioni delle reti locali gestite dalle U.R. afferenti al sottoprogetto. I risultati sono stati trasmessi alle varie U.R. che hanno quindi provveduto a fornire all’ING gli ulteriori dati disponibili.

3.Implementazione delle procedure per l’associazione dei dati

Per l’associazione dei dati sono state modificate delle procedure automatiche operanti nel centro dati dell’ING (Smriglio e Valensise, 1985). Un lavoro preliminare è consistito nel predisporre procedure idonee per la omogeneizzazione dei dati, trasformando il formato di memorizzazione dai singoli formati adottati ad un unico formato standard concordato (input Hypo). I programmi di associazione sono stati modificati in modo tale da consentire l’introduzione dell’informazione del peso associato alle singole letture e l’applicazione contemporanea di più criteri di compatibilità spazio-temporale delle letture in modo tale da limitare le associazioni erronee nel caso di più eventi simultanei. Alla data di compilazione di questa relazione sintetica sono state complessivamente associate più di 151000 fasi.

4.Realizzazioni di controlli automatici

La manipolazione e l’associazione di un numero così elevato di fasi può essere fatta solo mediante procedure automatiche basate su opportuni algoritmi che si avvalgono di relazioni empiriche che sono state raffinate nel corso degli anni. Tuttavia sulla base di criteri automatici cattive associazioni possono sempre verificarsi, ad esempio nel caso di eventi sismici contemporanei in aree adiacenti, o di sequenze sismiche con eventi molto ravvicinati nel tempo, e solo un attento controllo manuale effettuato dai sismologi può rivelarle. Al fine di limitare tale operazione di editing del catalogo sono state realizzate nuove procedure che sulla base dei dati statistici derivanti dalla localizzazione degli eventi associati hanno segnalato gli eventi che presentavano errori di localizzazione o residui di stazione troppo elevati. Una successiva revisione di tali eventi mediante procedure interattive ha consentito di migliorare la stima dei parametri ipocentrali di tali eventi rimuovendo cattive associazioni o letture di fasi non attendibili

Contributo dell'U.R. Università della Calabria alla compilazione del catalogo strumentale post-1980 con particolare riferimento alla Calabria

(A cura di: I. Guerra, A. Gervasi e A. Moretti)

La struttura della Rete Sismica Regionale della Calabria.

1 ­ I punti di rilevamento

La configurazione attuale della Rete Sismica Regionale della Calabria è riportata in figura 1. Essa è composta da una stazione a registrazione locale su carta (MMN), cui è affiancata da oltre tre anni una stazione Lennartz MARS_88 (registrazione digitale a trigger su floppy disk), da una stazione (ACI) installata nella sede del Dipartimento di Scienze della Terra e da nove stazioni periferiche centralizzate via radio. Tutte le stazioni sono a sola componente verticale. Il segnale del tempo per MMN è generato da un orologio a correzione automatica (DCF) ed è pertanto del tutto affidabile.

E` da sottolineare la complessità del sistema di trasmissioni radio: il segnale da FE2 arriva alla centrale di registrazione dopo essere transitato oltre che per le stazioni di PA2 e SE2, dove vengono miscelati ai segnali in transito quelli generati dallo strumento locale, anche attraverso due ulteriori ponti installati in postazioni a vista.

2 ­ Curve di riposta

Le curve di risposta delle stazioni possono essere ricavate da registrazioni esistenti in archivio, effettuate tuttavia senza regolarità. Le polarità sono attendibili.

3 ­ La centrale di registrazione

Fino al 1992, le letture venivano effettuate dopo aver visualizzato su carta, alla scala 1 cm/sec, le registrazioni su nastro magnetico analogico. Attualmente, i segnali provenienti dalle postazioni periferiche, discriminati e demodulati, e quello della stazione locale vengono digitalizzati ad inviati ad un PC che provvede alla loro memorizzazione continua. I tratti utili di registrazione, individuati dai monitor, vengono archiviati e possono essere utilizzati per l’analisi da una serie di PC collegati in rete. Tutto il software di acquisizione e di gestione dei dati è stato realizzato in proprio.

3.1 ­ Sistema del tempo

La sincronizzazione è assicurata da un orologio Patek Philippe a correzione automatica (DCF). La sua uscita viene inviata ad un dispositivo elettronico che genera un segnale modulato con un particolare codice BCD: questo viene inviato al registratore digitale insieme ai segnali sismici. Il sistema è del tutto affidabile.

Figura 1 - Distribuzione delle stazioni della Rete Sismica Regionale della Calabria. Il numero dei segmenti tra i diversi punti corrisponde a quello dei segnali sismici in transito sulla tratta radio.

3.2 - Magnitudo

La magnitudo viene calcolata con relazioni magnitudo-durata, definite per le diverse stazioni utilizzando come riferimento i valori ricavati dai bollettini dell’ING.

3.3 - Localizzazione degli ipocentri

Sono ovviamente disponibili tutti i programmi di localizzazione di più ampia diffusione, a partire da Hypo71. Non essendo tuttavia molto realistica la rappresentazione delle strutture della Calabria e della aree adiacenti con modelli piano-paralleli, si utilizza di solito il programma LME97 (Guerra, 1996), che consente di utilizzare per ciascun percorso ipocentro-stazione un diverso modello a strati omogenei con interfacce piane inclinate variamente.

3.4 ­ Disponibilità dei dati

Con procedure di routine facilitate da software ad hoc, i tempi di arrivo letti sulle registrazioni digitali vengono rivisti dopo la localizzazione degli ipocentri e l’analisi degli scarti tra tempi osservati e calcolati. Con qualche irregolarità, dovuta essenzialmente a carenza di personale tecnico, sin dal 1978 le letture sono state trasmesse all’Istituto Nazionale di Geofisica: i dati prodotti dalla Rete Sismica Regionale della Calabria sono perciò reperibili nell’archivio di questo Ente.

Nell’archivio della Rete della Calabria è disponibile anche un file contenente le polarità dei primi movimenti osservati per gli epicentri che ricadono tra 36°.5 e 42° di latitudine N e tra 9 e 18° di longitudine E; tale file viene sistematicamente aggiornato con i dati via via pubblicati dalle varie istituzioni nazionali ed internazionali.

Nell’ambito dell’attività del Sottoprogetto 5.1.2 si è proceduto ad un’accurata revisione di tutti tempi già letti ed utilizzabili per le localizzazioni, ritrasmettendoli all’ING in file scritti in un nuovo formato che ne ha facilitato l’associazione con quelli provenienti da altre fonti. Con l’occasione si è provveduto ad eliminare qualche lacuna generata da occasionali disguidi di varia natura verificatisi nel corso degli anni nella trasmissione dei dati. Nella revisione si è tenuto conto anche delle osservazioni eseguite a partire dal 1990 con una serie di sismografi digitali a tre componenti del tipo Lennartz MARS_88FD, installati in postazioni temporanee per periodi che in alcuni casi si sono protratti per qualche anno.

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