Lezione di Marco Mucciarelli sulla Pericolosità Sismica tenuta il 28 marzo 2014 per i formatori della campagna nazionale "IO NON RISCHIO"

https://www.youtube.com/watch?v=H4P8hcgbX5k&list=PLIvWnnvCQYS6MZPl9aRkgSogfhNwD06uH

Un ricordo a Marco Mucciarelli da parte dei formatori della campagna nazione "IO NON RISCHIO"

https://www.youtube.com/watch?v=OuHxoXJQugA

I terremoti in Giappone ed Ecuador sono correlati?

I disastrosi terremoti occorsi in Giappone ed Ecuador hanno riproposto la domanda se questi due eventi siano correlati tra loro.
La domanda non ha una risposta semplice. Innanzitutto va chiarito che "correlazione" non significa necessariamente un rapporto di causa ed effetto: due fenomeni possono essere dipendenti da un terzo che li causa entrambi e non essere in rapporto tra di loro.
Definire correlati due eventi sismici è complicato, bisogna vedere se il fenomeno si è sempre ripetuto, ovvero se per ogni terremoto in Giappone c'è stato un evento in Ecuador (e non è questo il caso). Con ipotesi meno stringenti si potrebbe anche ipotizzare che per ogni terremoto in Giappone ci sia un terremoto su un altro margine della placca Pacifica, o infine supporre che per ogni forte terremoto ne segua almeno un altro nel giro di pochi giorni.
Questa ipotesi è facilmente verificabile. Se prendiamo un catalogo globale dei forti terremoti dell'ultimo secolo (GEM), togliamo le "scosse di assestamento" di ogni terremoto e mettiamo in un grafico la distanza nl tempo tra sue eventi in funzione della frequenza osservata con la quale accade il fenomeno, otteniamo la figura qui sotto:

Si può vedere che il 20% dei terremoti forti a livello globale capita entro 3 giorni da un altro, la metà capita entro due settimane mentre poco più del 10% aspetta oltre un mese. La realtà è che terremoti di questo tipo sono abbastanza frequenti, ma non fanno notizia perchè sono profondi o capitano in zone disabitate del pianeta, e quindi non fanno notizia se non per i ricercatori.
In conclusione la correlazione è abbastanza debole, e difficile da distinguere da una coincidenza casuale.

No, le lattine non hanno causato i crolli a Taiwan.

In questi giorni immediatamente seguenti al terremoto a Taiwan si sono letti vari commenti sulle scarse performance sismiche degli edifici, attribuite a cause tipo latte dell'olio al posto delle barre di acciaio nel cemento armato, oppure commenti sui bassi valori registrati del moto del suolo.
Purtroppo questi commenti derivano da interpretazioni di singole foto da parte di non esperti, ovvero a commenti su immagini che non sono dati reali, come le shake maps dell'USGS che sono modelli numerici di estrapolazione a partire da epicentro e magnitudo.
Ora arrivano i primi dati seri e cerificati da esperti locali. Sul sito dell'EERI è possibile scaricare un ottimo rapporto preliminare.
Dal rapporto si evince che:
1) le accelerazioni al suolo sono state tutt'altro che moderate, superando il 35%g (oltre 340 cm/s2, vedi figura più sotto);
2) solo 10 edifici hanno riportato crolli o gravi danni;
3) gli edifici intatti ma inclinati hanno subito cedimenti fondazionali a causa della liquefazione del terreno e sono tutti vicino ad un fiume;
4) la maggior parte dei crolli sono stati attribuiti a meccanismi di piano soffice in edifici costruiti prima delle norme antissimiche emesse dopo il terrempto di Chi-Chi;
5) le famigerate lattine erano un espediente per alleggerire un pannello non portante e non sono  responsabili del crollo;
6) edifici scolastici che erano stati sottoposti a studi vulnerabilità preliminare ed esclusi dal retrofit si sono comportati come atteso, senza subire danni.

Gennaio, terremoti e neve

Da alcuni giorni è in atto una sequenza sismica vicino a Campobasso, nella zona tra Vinchiaturo e Baranello. Fino a stamane l'INGV ha localizzato una settantina di scosse, come si vede nella mappa qui sotto.

La scossa di magnitudo maggiore registrata finora è di magnitudo 4.3, con un meccanismo focale distensivo su un piano di faglia ad andamento appenninico.
Come in tutti questi casi è partito sulla rete il toto-evoluzione: cosa succederà adesso, non mi piace, attenzione, potrebbero esserci scosse più forti... Tutto è ovviamente possibile, ma quanto è realmente probabile?
La corta memoria dei social fa dimenticare che di queste sequenze ne avvengono a decine senza che siano seguite da eventi catastrofici. Giusto un anno fa, una sequenza con inizio simile avvenne nell'appennino settentrionale, con epicentro nel comune di Castiglione dei Pepoli, e dopo una settimana era già terminata senza scosse maggiori del 4.3 registrato all'inizio dopo alcune scosse di magnitudo minore. La figura sottostante confronta i tassi di produttività nel tempo per le due sequenze.

Dei vari commenti apparsi sulla rete, uno in particolare ha catturato la mia attenzione:
" la popolazione è rientrata nelle proprie case causa forte nevicata in atto e temperature molto rigide".
Questo significa che la popolazione percepisce la propria casa come sicura contro una nevicata eccezionale ma non contro il terremoto. Eppure i carichi da neve fanno parte delle Norme Tecniche per le Costruzioni tanto quanto le azioni sismiche. I tetti devono essere progettati adeguatamente per evitare di crollare sotto il peso della neve.
Così come esiste una zonazione per le azioni sismiche ne esiste una per il carico da neve, quella riportata nella figura sottostante.

Sarebbe interessante capire perché la popolazione ritenga che anche se viene un metro di neve il proprio tetto non crollerà, ma potrebbe invece farlo per un terremoto.

AGGIORNAMENTO DEL 18/01/16

Nelle immagini sottostanti il grafico del tasso di attività e la relazione di Gutenberg-Richter aggiornate al 18 gennaio, ore 10. Assumendo una completezza delle registrazinioni a M=1.8, il parametro b della G-R sembra essere significativamente diverso dal valore standard (b=1).

2015 - Un anno di terremoti in Italia

Come è stata la sismicità nell'anno che si conclude oggi? Quasi normale.
Confrontando la distribuzione del numero di scosse registrate da INGV in funzione della magnitudo il 2015 si situa poco sotto la media dei dieci anni precedenti, come si vede nella figura sottostante.

Mancano all'appello anche quest'anno i terremoti con magnitudo 5.3 o superiori, dei quali se ne ha in media uno all'anno. La magnitudo massima registrata nel 2015 è stata un 4.8.
Qualche notizia per i compilatori dei sismocalendari di Frate Indovino, che anche nel 2016 non mancheranno di esaltarsi perché prevederanno che entro 24 ore viene da qualche parte un terremoto con magnitudo maggiore di 2? 
Posto che, come si vede dalla figura precedente, ogni giorno in media capita un terremoto con magnitudo superiore a 2.2-2.3, quanto tempo ci vuole perché si registrino almeno 10 terremoti con magnitudo uguale o maggiore di 2? Guardiamo la figura sottostante, che riporta questo valore per ogni giorno del 2015.

Dal grafico si vede che spesso basta un giorno per avere più di 10 terremoti, e solo una volta nel 2015 ci sono voluti più di 5 giorni per avere 10 terremoti. La prima parte dell'anno è stata più attiva della seconda, come evidenziato dal trend annuale (in rosso) che passa da 1.4 a 2.1 giorni per 10 terremoti.
E così un altro anno è passato, avvicinandoci di un anno al prossimo forte terremoto, che in qualsiasi anno verrà, ci interrogherà su cosa abbiamo fatto seriamente nel frattempo per mitigare il rischio sismico (e le previsioni farlocche non ci aiuteranno affatto).

Perché un Magnitudo 8 non uccide 1000 volte quanto un Magnitudo 6

Questa notte si è verificato un forte terremoto in Chile, di magnitudo 8.2.
Su vari blog e pagine Facebook si sono presentati subito i coreuti delle catastrofi iniziando la loro lamentazione: "All'Aquila un magnitudo 6.1 ha ucciso 300 persone, in Chile un magnitudo 8.2 ha fatto meno di 10 vittime", quindi è tutta colpa dell'Italia. In testa devono avere una proporzione basata sul qualche lettura approsimativa di sismologia dove hanno appreso che per ogni grado di magnitudo l'energia aumenta di un fattore trenta, quindi tra un 6.1 ed un 8.2 passa un fattore mille che si deve necessariamente ripercuotere nel numero delle vittime. Peccato che questa idea sia totalmente sbagliata.
Il rischio sismico è dato da tre fattori: Pericolosità (quanto è probabile/forte un terremoto), Vulnerabilità (quanto sono resistenti gli edifici), Esposizione (quante persone/edifici sono esposte al rischio.
Ora, se si assume che la Esposizione non conti, un terremoto mille volte più forte che fa meno di un centesimo delle vittime deve avere approfittato di una edilizia meravigliosa, mente noi in Italia siamo incapaci, corrotti, ecc. ecc.
Ma vediamo i fattori con ordine.
Il fatto che un terremoto sia 1000 volte più forte alla sorgente non significa che dia movimenti del suolo 1000 volte più forti. Per varie ragioni, il movimento del suolo ha dei limiti superiori, e quindi tra un terremoto 6 ed uno 8 spesso passa un fattore 2 o anche meno (non entriamo nel tecnico ma esitono delle cose come l'attenuazione non lineare, l'attenuazione per propagazione, il comportamento non lineare dei suoli, ecc...).
Quindi l'azione sismica in Cile non è stata 1000 volte quella dell'Aquila.
Terremoti molto forti generano poi onde con periodi molto lunghi, lontani dai periodi degli edifici, e quindi molta energia viene dispersa su frequenze che non fanno danni.
Ma ci sono altri due fattori, la distanza e la direttività. Il terremoto in Cile ha avuto epicentro a mare, non sotto aree abitate, e soprattutto si è moltto allontanata dalla costa l'area di massimo scivolamento (slip) della faglia. L'epicentro è la proiezione in verticale del punto da cui parte la rottura del piano di faglia, mentre i danni sono spesso sulla verticale del massimo dello slip.
Come si vede da questa elaborazione dell'USGS, i massimi dello slip sono molto al largo della costa e lonani dall'epicentro.

Il fatto che il massimo dello slip sia verso l'oceano rispetto all'epicentro significa che il massimo dell'energia è stata irradiata in quella direzione e non verso terra. Si tratta del fenomeno della direttività gia discusso in questo post.
Veniamo ora alla esposizione. Molto utile a questo proposito il sito PAGER dell' USGS, che stima i possibili danni per tutti i forti terremoti.
Confrontiamo quanti abitanti c'erano nelle zone (molto vaste) dove si potevano raggiungere accelerazioni in grado di causare crolli in Cile con il dato dell'Aquila:

L'Italia è molto più densamente popolata, quindi nonostante l'area enorme del risentimento in Cile, la popolazione coinvolta da un VIII grado di intensità MMI o superiore è solo quattro volte maggiore in Cile rispetto all'Aquila.
Quindi: il moto del suolo è confrontabile, l'esposizione è di poco superiore in Cile, la vulnerabilità italiana forse è appena un po' più bassa, ma niente per cui stracciarsi le vesti. Non dimenticate chei posti tipo California, Giappone e Nuova Zelanda, terremoti di magnitudo 6 o poco superiore negli anni scorsi hanno fatto centinaia o mgliaia di morti.

Palinsesti sismici agostani

Durante l'estate in televisone passano vecchi film, rievocazioni di personaggi del passato e collage di scenette dal varietà, di fronte alle quali sorge spontanea la domanda: che fine avrà fato quella soubrette o quel cantante? All'epoca erano famosi, ma ora sono spariti.
Per gli sciami sismici succede la stessa cosa, e visto che siamo in Agosto, recuperiamo due vecchie glorie del passato, lo sciame del Pollino e quello di Gaggio Montano.
Lontano dai riflettori, con sempre meno scosse avvertite dalla popolazione, entrambi sono tuttavia ancora attivi, anche se si stanno avviando più o meno velocemente sul viale del tramonto. Vi ricordate quando aspettavate con ansia una scossa di forte magnitudo che non si è verificata? Quando per ogni terremoto attorno a magnitudo 3 sui social era un coro di "non mi piace"? Come vecchi campioni, non è escluso che queste sequenze in declino abbiano ancora un lampo di classe, ma più probabilmente si avvieranno tra le centinaia di sciami che non hanno dato scosse catastrofiche. Attenzione, questo non significa che le due zone sismiche smettano di essere considerate pericolose solo perchè questi sciami non hanno avuto un esito con il botto. Se sono classificate sismiche il motivo c'è, e non bisogna mai dimenticarsene.

Nepal, una settimana dopo

Una settimana è passata dalla scossa principale in Nepal.

Cosa sta succedendo e cosa ci si può aspettare?

Rispetto ad altri terremoti recenti, l'evento in Nepal è ancora poco compreso per la mancanza di dati. Ad esempio non si è ancora potuto vedere una registrazione delle accelerazioni del suolo o degli spostamenti misurati mediante GPS. In Nepal esistono una rete accelerometrica ed una GPS gestite dal National Seismic Network. Durante questa settimana il sistema di trasmissioni ha sofferto il generale collasso delle comunicazioni in Nepal, e per alcuni giorni il sito non è stato aggiornato con gli aftershocks. La situazione di emergenza ha portato alla decisione di distribuire i dati acquisiti dal sismometro installato da OGS presso la Piramide Ev-K2-CNR, che erano ancora trattati come riservati dalle autorità nepalesi, e che ora sono distribuiti al pubblico dal consorzio EIDA. Tuttavia, le informazioni che si hanno dalle reti internazionali non consentono di avere una completezza del dato per magnitudo inferiori a 4.5. Osservando la distribuzione delle scosse di assestamento con i dati della rete Geofon si nota una distribuzione poco uniforme delle scosse, con gli eventi concentrati in due grappoli di cui il maggiore a Nord-Est di Kathmandu, ma con ampie zone vuote. 

Se ci fossero i dati accelerometrici e GPS si potrebbe stabilire se queste zone corrispondono alle aree di faglia dove tutta l'energia disponibile è stata rilasciata dalla prima scossa, ovvero se ci sono porzioni di faglia ancora bloccate che rilasceranno l'energia in un futuro più o meno prossimo. Lo stesso dubbio sulle modalità di rilascio dell'energia viene osservando la distribuzione dei terremoti in funzione della magnitudo (distribuzione di Gutenberg-Richter, vedi figura).

Gli aftershocks seguono una linea retta come previsto dalla teoria, ma ben lontana dall'intercettare le magnitudo maggiori. Potrebbe essere che questa faglia a bassissimo angolo di immersione abbia modalità di accumulo e rilascio ben diverse da quelle delle faglie a cui siamo abituati, come si vede dal confronto con la sequenza dell'Emilia 2012.

Hanno iniziato a circolare ottimi dati sulle intensità grazie allo sforzo di una organizzazione non governativa, la National Society for Earthquake Technology, come la mappa delle intensità riportata qui sotto. Si tratta di Modified Mercalli (di stampo USA), dove i gradi sono associati a danni maggiori di quelli di cui siamo abituati con la Mercalli-Cancani-Sieberg.

Sul sito della NSET sono disponibili molti altri dati ed immagini dei danni (bisogna pazientare un po' per il collegamento lento, ma sembra un miracolo che tutto funzioni ancora).

Infine, vorrei segnalare una iniziativa partita in Italia in questi giorni. Per il legami che hanno con varie organizzazioni in Nepal, tra cui lo stesso NSET, due enti di ricerca ed una associazione di volontariato hanno messo in comune i loro progetti di aiuto per quella nazione. Appena possibile, al raggiungimento delle condizioni logistiche e di sicurezza necessarie, si svolgerà una missione in Nepal i cui obiettivi tecnico scientifici sono quelli di fornire assistenza tecnica nei settori della risposta sismica di sito e della ingegneria sismica (stime di vulnerabilità/progettazione antisismica), fornire attrezzature per attività continuative da parte dei beneficiari Nepalesi ed infine rafforzare il sistema di monitoraggio in Nepal.

Come caso di studio incluso nel progetto di formazione dei tecnici locali si userà l’orfanotrofio di Lalitpur, per il quale OGS e ReLUIS si impegnano a garantire che la scelta del sito e la progettazione antisismica dell’ampliamento saranno conformi ai migliori standard, mentre ANPAS procederà alla raccolta dei fondi per la materiale ricostruzione (vedi a questo link per ulteriori dettagli).

La triste lezione di Kathmandu

Il terremoto che ha colpito Kathmandu era stato previsto fino nei dettagli dei suoi possibili danni, ma questo non è stato sufficiente per evitarli. Questa è la triste lezione che ci lascia il terremoto del 25 Aprile 2015.  Del terremoto di Haiti si è detto che era inatteso nella sua devastazione, per Kathmandu è molto diverso.

Il Nepal si trova al confine tra la placca Indiana e quella Eurasiatica, dove le montagne più alte del mondo testimoniano della violenza della collisione che avviene ad una velocità di 5 cm per anno (considerate che il nostro Appennino si muove a 5 mm per anno). Le faglie che potevano mettere a rischio la capitale nepalese erano note e ben mappate. Il terremoto è capitato su uno di questi fronti di collisione ed il meccanismo focale (vedi immagine del GFZ) conferma la natura compressiva dell'evento.
Era noto anche che la valle di Kathmandu è un tipico caso di amplificazione delle onde sismiche che rimangono intrappolate negli strati soffici sovrastanti la roccia, ed erano stati pubblicati numerosi lavori che ricostruivano gli spessori dei sedimenti, che prevedevano in quali aree lo scuotimento sarebbe stato maggiore e dove e come si sarebbero verificati cedimenti e liquefazioni del terreno il giorno in cui il terremoto avesse colpito.
Si sapeva anche che questo giorno non sarebbe stato molto lontano. L'analisi dei terremoti storici in Nepal aveva permesso di ricostruire i tempi con cui mediamente si succedono terremoti delle diverse classi di magnitudo. In un recente studio di colleghi Nepalesi un terremoto come quello appena accaduto era stato associato ad un tempo medio di ritorno tra i 40 e gli 80 anni (vedi tabella qui sotto).

L'ultimo terremoto di questa classe si era verificato nel 1934 (81 anni fa). Aveva causato 8,519 morti di cui 4,296 nella Valle di Kathmandu. Oltre 200.000 edifici erano stati danneggiati e 81.000 erano crollati. A Katmandu i crolli furono oltre 12.000  e  55,000 furono quelli danneggiati. 
La vulnerabilità sismica degli edifici era tuttora un fattore noto e preoccupante. Bisogna aggiungere infine che la conformazione geografica del paese favorisce frane e valanghe: sommando tutti questi fattori il migliaio di vittime accertato fino ad ora non potrà che aumentare di molto nelle prossime ore e giorni.
Negli ultimi anni il Nepal stava portando avanti campagne per la sensibilizzazione della popolazione ed altre iniziative per la riduzione del rischio. Due anni fa una delegazione era venuta in Italia per firmare accordi di collaborazione ed illustrare lo stato di avanzamento delle attività. Qui sotto riporto la locandina di quell'evento.

Purtoppo le attività erano iniziate troppo tardi e si sono scontrate con carenze di finanziamenti. Questa è la morale che ci lascia questo terremoto: ogni anno fatto passare senza intervenire per la riduzione del rischio è un anno perso per evitare danni e vittime. Un evento può essere previsto nei minimi dettagli e conseguenze, ma se la società non decide che la riduzione del rischio è una priorità queste tragedie rimarranno inevitabili.