GRUPPO NAZIONALE PER LA DIFESA DAI TERREMOTI

 

Tema del Programma Quadro: Tema 1

TITOLO DEL PROGETTO:

Revisione dei fondamenti teorici e sperimentali delle stime di hazard a scala nazionale

Coordinatore: Paolo Gasperini

Scopo del Progetto

A causa delle successive variazioni dello stato di approvazione del progetto (inizialmente annuale con ulteriore riproposizione biennale) le sue finalità si sono a loro volta evolute nel tempo. Nella sua formulazione iniziale esso prevedeva la completa revisione delle stime di hazard a scala nazionale con l'utilizzo sia di tecniche classiche che di tipo innovativo. In seguito al considerevole ridimensionamento del finanziamento è stato deciso, anche seguendo i  suggerimenti dei referees, di limitare gli obiettivi ad alcune aree di ricerca propedeutiche alla stima di hazard vera e propria. Questo ha limitato a sole quattro le task attive al momento attuale delle oltre quindici presenti nel progetto originale. Esse sono (la numerazione è riferita al progetto originale):

Task 1A Catalogo sismico storico (Resp. Gasperini/Guidoboni)

Task 6C Tomografia dell'intensità ed effetti di sito (Resp. Gasperini)

Task 5 Statistica delle sorgenti sismiche e completezza dei cataloghi (Resp. Marzocchi)

Task 7 Meccanismi focali (Resp. Gasperini)

Nel corso del primo anno del progetto sono state attive inoltre: 

Task 3 Modello sismogenetico (Resp. Valensise)

Task 6A Tomografia velocità sismiche (Resp. Morelli)

Task 6B Tomografia attenuazione onde sismiche (Resp. Mele)

Task 9A Misure geodetiche (Resp. Riguzzi)

Nel corso del progetto (in particolare durante il primo e l'ultimo anno) sono anche state parzialmente attive le task relative alla sismicità strumentale (2A e 2B) i cui risultati, assieme a quelli delle task 1A, 6C e 7 sono stati largamente impiegati dalla recente iniziativa INGV per la revisione della mappa delle zone sismiche a fronte dell'ordinanza  PDC 3274 del 20 marzo 2003.

In seguito alla sua riformulazione, il progetto si è dedicato principalmente a sviluppare strumenti conoscitivi utili per le valutazioni di hazard tradizionali e innovative con particolare attenzione alla revisione e validazione dei dati sismici storici e strumentali, alla valutazione dei tassi di deformazione sismica e geodetica, alla formulazione e verifica di modelli statistici di occorrenza dei terremoti e alla modellazione delle variazioni regionali (tomografia) e locali (effetti di sito) delle proprietà di attenuazione delle onde sismiche.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRODOTTI ATTESI

Prodotto 1: Catalogo sismico strumentale dei terremoti italiani dal 1981 al 1996 (Versioni 1.0 e 1.1)

a)     Descrizione. Mentre la prima versione (1.0 pubblicata nel 2001) era il frutto principalmente delle attività svolte nell'ambito di precedenti progetti GNDT la nuova versione 1.1, che  ha rappresentato il riferimento di base per la citata iniziativa di revisione della mappa di pericolosità, è stata interamente sviluppata all'interno del presente progetto. In questa nuova versione sono state corrette in particolare le localizzazioni di eventi ai margini della rete nazionale ed è stata rivista la stima della magnitudo locale.

b)     Versione finale. La prima versione è stata distribuita su CD-ROM ed è anche disponibile in rete all'indirizzo http://gndt.ingv.it/Banche_dati/Banche_dati_home.htm. La nuova versione del catalogo sarà resa disponibile all'accesso in rete ed eventualmente su CD-ROM entro il termine del progetto.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Si tratta di dati di base indispensabili per la formulazione di qualsiasi stima di hazard sia tradizionale che innovativa.

 

Prodotto 2: Catalogo parametrico dei terremoti italiani, Versione 2004 (CPTI04)

a)     Descrizione. Questo prodotto è il frutto della collaborazione tra vari progetti coordinati del PQ (soprattutto Amato/Selvaggi) e non solo di questo progetto. Si tratta di un catalogo integrato storico/strumentale esteso al 2002 con  magnitudo ricalcolata in modo omogeneo e predisposto per l'utilizzo con diverse leggi di attenuazione. L'attuale versione è stata utilizzata per le recente revisione della mappa sismica ed è previsto il completamento di una ulteriore versione entro i primi mesi del 2005.

b)     Versione finale. Il catalogo e la documentazione relativa sono disponibili in rete all'indirizzo: http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Questo prodotto rappresenta il catalogo sismico di riferimento per le valutazioni di hazard  in Italia.

 

Prodotto 3: Database macrosismico integrato

a)     Descrizione. Consiste nel catalogo dei risentimenti macrosismici italiani sulla base del quale sono state eseguite le elaborazioni di localizzazione e calcolo della magnitudo macrosismica utilizzate per il CPTI04 (prodotto 2). Si tratta anche in questo caso del frutto della stretta collaborazione con altri progetti GNDT. Esso include attualmente circa 70000 stime indipendenti di intensità.

b)     Versione finale. La versione definitiva sarà disponibile nei primi mesi del 2005 anche se a richiesta ne può essere fornita una preliminare.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Dati di base indispensabili per la produzione del catalogo storico italiano.

 

Prodotto 4: Database of Earthquake Mechanisms of the European Area (EMMA).

a)     Descrizione. E' una raccolta di soluzioni focali ricavate dalla letteratura che viene gestita da una applicazione in ambiente MS-Access. Inizialmente era stato pensato per raccogliere i dati dei meccanismi focali italiani e delle aree circostanti poi l'area di interesse è stata estesa a comprendere l'intera area Mediterranea (dalla dorsale medio-atlantica all'Iran). Contiene attualmente 5100 meccanismi (esclusi i CMT di Harvard e i RCMT dell'INGV e ETH) relativi a circa 3400 terremoti distinti. I parametri di tutti i meccanismi sono stati controllati per consistenza e, in caso di errori, corretti quando possibile. Viene inoltre effettuata la scelta, sulla base di criteri obiettivi, del migliore tra i meccanismi disponibili.

b)     Versione finale. La prima versione è stata pubblicata su una rivista internazionale nel 2003 e è prevista la pubblicazione di una seconda per l'estate 2004. Un CD-ROM contenente l'applicazione MS-Access, i dati e la documentazione sarà allegata ad un numero speciale della rivista Annals of Geophysics in stampa nell'agosto 2004.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Le informazioni contenute permettono di estendere all'indietro nel tempo e verso le basse magnitudo le conoscenze sullo stile tettonico del rilascio sismico in Italia e nelle aree circostanti. La prima versione è stata utilizzata dalla Task Zonazione sismogenetica ZS9, nell'ambito delle attività per le revisione della mappa sismica italiana.

 

Prodotto 5: Database dei meccanismi CMT regionali.

a)     Descrizione. E' una raccolta di tensori momento calcolati utilizzando registrazioni broad band regionali (in gran parte fornite dalla rete MEDNET dell'INGV). Include eventi di magnitudo compresa tra 4.5 e 5.5 normalmente non calcolati da gruppo Harvard CMT. La versione attuale comprende terremoti avvenuti tra il 1997 e il 2002. Recentemente è stata avviata un'analisi retrospettiva dei dati disponibili precedenti al 1997 e quando possibile il calcolo dei meccanismi. Le attività relative sono supportate principalmente dall'INGV.

b)     Versione finale. Il catalogo è disponibile in rete all'indirizzo http://www.ingv.it/seismoglo/RCMT/. E' prevista entro breve la pubblicazione dei meccanismi del 2003 e precedenti al 1997. Una versione aggiornata dei dati sarà inclusa in un CD-ROM allegato al citato numero speciale di Annals of Geophysics

c)     Utilità per la Protezione Civile. Valgono le stesse considerazioni fatte per il prodotto precedente: anche tali dati sono stati utilizzati nell'ambito delle attività per la revisione della mappa sismica italiana.

 

Prodotto 6: Repertorio di mappe di momenti tensori cumulati per l'area mediterranea.

a)     Descrizione. E' il risultato dell'applicazione del metodo di Kostrov ad un database integrato comprendente dati da letteratura (Prodotto 4) i meccanismi CMT di Harvard e i cataloghi di tensori momento INGV (Prodotto 6) e ETH. Le mappe rappresentative della distribuzione della sismicità e dei tensori momento cumulati in Italia e in altre 6 aree mediterranee sono commentate dal punto di vista delle conseguenze cinematiche per fornire un quadro complessivo dello stato di deformazione sismica.

b)     Versione finale. Sara pubblicato nel citato numero speciale di Annals of Geophysics. Saranno resi accessibili; attraverso mappe sensibili, repertori di mappe con meccanismi cumulati e direzioni delle componenti orizzontali degli assi P e T nonché raccolte di schede di confronto per zona e su griglia regolare con passo di un grado.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Valgono considerazioni analoghe a quelle dei due punti precedenti.

 

Prodotto 7: Studio delle modalità di attenuazione dell'intensità macrosismica in Italia.

a)     Descrizione.  Utilizzando il database macrosismico integrato preliminare (prodotto 3), sono state studiate le modalità di attenuazione dell'intensità macrosismica sia con modelli omogenei isotropi che con modelli tomografici bi-dimensionali.  Il modello preferito include un termine bilineare che tiene conto della dissipazione anelastica a breve (< 45 km) e media distanza, un termine logaritmico che considera lo spreading geometrico ed un termine correttivo dell'intensità epicentrale. Le variazioni spaziali osservate dei coefficienti legati all'anelasticità mostrano un ottimo accordo con la mappa del flusso di calore superficiale. Questo risultato indica che l'intensità, pur essendo basata su dati qualitativi, è un indicatore affidabile delle proprietà di propagazione delle onde sismiche ed in particolare dei moti forti (strong motion) e quindi può essere utilizzata per calibrare gli andamenti regionali delle leggi di attenuazione anche per i parametri strumentali (PGA, ordinate spettrali ecc).

b)     Versione finale. Una prima versione dello studio, che non include i termini di spreading e di intensità è stata già pubblicata su riviste internazionali. E' attualmente in corso di completamento il nuovo studio definitivo.

c)     Utilità per la Protezione Civile. La mappa delle anomalie di attenuazione in intensità può essere utilizzata direttamente in stime di hazard in termini di tale parametro per ridurre le incertezze legate all'attenuazione. Inoltre,  combinando opportunamente tali risultati con i dati disponibili in termini di parametri strumentali potrebbe essere analogamente utilizzata anche per mappe in termini di PGA.

 

Prodotto 8: Previsione dell'andamento temporale delle repliche sismiche in Italia .

a)     Descrizione. Sulla base di un semplice modello di occorrenza delle repliche sismiche che combina le leggi di Gutenberg-Richter e Omori sono stati calcolati i parametri medi validi per l'Italia e per alcune sotto regioni italiane. Sono stati anche costruiti dei nomogrammi che forniscono, in funzione della magnitudo della scossa principale, il numero di repliche attese e la probabilità di forti repliche.

b)     Versione finale. Un primo lavoro è stato pubblicato su una rivista internazionale nel 2002. Altri due lavori riguardanti l'evoluzione del modello di occorrenza sono in corso di completamento e saranno sottomessi per pubblicazione a riviste internazionali.

c)     Utilità per la Protezione Civile. I nomogrammi delle probabilità di occorrenza e del numero di scosse attese possono essere utilizzati per valutare speditivamente il rischio di forti repliche dopo un forte terremoto a fini di protezione civile.

 

Prodotto 9: Mappa della probabilità di occorrenza di forti terremoti in Italia a breve e medio termine.

a)     Descrizione.  E' stata studiata la distribuzione spaziale della frequenza di occorrenza di forti terremoti in Italia sulla base di un modello di hazard time-dependent che ammette anche ipotesi diverse dalla distribuzione poissoniana come il clustering e il gap. Il processo di occorrenza prevalente nel breve e medio termine (10-30 anni) risulta essere il clustering. Sulla base del modello stimato sono state calcolate le probabilità di occorrenza a 1 e 10 anni. Questo modello potrebbe ribaltare la visione prevalente dell'approccio al calcolo della probabilità che attualmente si basa su modelli poissoniani integrati in qualche caso da zone a terremoto caratteristico o a tempo di occorrenza prevedibile.

b)     Versione finale. Un primo studio è stato pubblicato su una rivista internazionale ma sono in corso di completamento ulteriori approfondimenti.

c)     Utilità per la Protezione Civile. L'utilizzo  di un modello di occorrenza più accurato può fornire stime di pericolosità più affidabili. Inoltre l'elevata probabilità di raggruppamento spazio-temporale potrebbe indicare la necessità di modificare le misure di protezione da attuare dopo un forte terremoto.

 

Prodotto 10: Nuove versioni del codice di calcolo Boxer per la determinazione dei parametri di sorgente dei terremoti storici.

a)     Descrizione. Sono state predisposte due nuove versioni del codice Boxer usato correntemente per la determinazione dei parametri di sorgente dei terremoti storici. La prima, già utilizzata nell'ambito dell'iniziativa per la revisione della mappa sismica, migliora la precisione delle stime di magnitudo, mentre la seconda permette la più corretta localizzazione di eventi avvenuti in aree marine.

b)     Versione finale. Le versioni definitive saranno rese disponibili come le precedenti presso il sito http://ibogfs.df.unibo.it/user2/paolo/www/boxer/boxer.html.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Si tratta di strumenti che migliorano la precisione dei parametri dei terremoti storici che, come è noto, costituiscono la grande maggioranza della base informativa utilizzata per le stime di hazard.

 

Prodotto 11: Studio comparativo tra misure strumentali, simulazioni numeriche e dati macrosismici della risposta sismica nel centro storico di Firenze.

a)     Descrizione. In uno studio precedente erano state studiate le variazioni spaziali dell'intensità macrosismica risentita in occasione dei terremoti del 1895 all'interno del centro storico di Firenze. Questi dati sono stati confrontati con misure di rapporti spettrali H/V e con i risultati di simulazioni 1 D basate su un modello numerico digitale della superficie di campagna e del basamento e su misure di velocità sismiche.

b)     Versione finale. Il lavoro di acquisizione dei dati è terminato, l'analisi comparativa sarà completata entro il termine del progetto e pubblicata su riviste internazionali.

c)     Utilità per la Protezione Civile. Oltre a fornire un modello dettagliato della risposta sismica per la città di Firenze, sede tra l'altro di un inestimabile patrimonio artistico e monumentale, questo studio rappresenta un'occasione di validazione di diverse tecniche di microzonazione sismica che può essere di grande utilità anche in altre  simili realtà urbane.

 

Prodotto 12: Analisi della correlazione tra residui di località (in termini di intensità macrosismica) e caratteristiche litologiche e topografiche dei siti.

a)     Descrizione. I residui di intensità per località risultanti dallo studio topografico di attenuazione (prodotto 7) sono stati messi in relazione con le caratteristiche della litologia superficiale e della topografia dedotte speditivamente dalla cartografia. Alcune combinazioni litologia-topografia mostrano deviazioni dal comportamento medio statisticamente significative. E' anche stato analizzato l'andamento temporale dei residui sia a livello complessivo che in alcune specifiche località, per verificare l'omogeneità delle stime macrosismiche. I dati complessivi precedenti al 1800 mostrano una tendenza significativa ad una maggiore amplificazione che potrebbe essere legata ad una sovrastima delle intensità.

b)     Versione finale. Il lavoro è ancora in corso di completamento, si spera di concluderlo entro il termine del progetto. Sarà sottomesso ad una rivista internazionale per la pubblicazione.

c)    Utilità per la Protezione Civile. Questo studio fornisce un mezzo per valutare su un ampio campione di siti la relazione tra amplificazione locale e caratteristiche litologiche e topografiche. I risultati possono essere utilizzati per correggere, per gli effetti locali, le stime di pericolosità, normalmente riferite a siti neutri.