Sorgente estesa e mappe di spostamento: nuovi prodotti presto online

Il terremoto non è un fenomeno che si verifica nel suo ipocentro, bensì una rottura della crosta terrestre lungo piani di scorrimento (la faglia) che può estendersi anche per molti chilometri, in larghezza e in profondità, arrivando talvolta ad affiorare in superficie. Possiamo quindi parlare di una faglia estesa lungo la quale anche l’intensità dello scorrimento (slip) non è costante, bensì varia da zero a un valore massimo, in funzione principalmente dalla magnitudo dell’evento.

Nel caso del terremoto de L’Aquila (M 6.1, 6 aprile 2009) si è stimato un picco di scorrimento sul piano di faglia di circa 1 metro (Figura 1), mentre per eventi rilevanti come il terremoto in Giappone (M 9.0, 11 marzo 2011) si può arrivare a scorrimenti di diverse decine di metri.

Figura 1. Distribuzione dello scorrimento (slip) sul piano di faglia del terremoto del 6 aprile 2009 a L’Aquila. I colori e le frecce descrivono, rispettivamente, l’entità e la direzione dello scorrimento della parte superiore della faglia rispetto alla parte inferiore.

Al terremoto si accompagnano sempre delle deformazioni permanenti del suolo, che hanno anch’esse un picco massimo, generalmente in prossimità dell’epicentro, e vanno gradualmente a zero, allontanandosi da questo. In questo caso, oltre alla magnitudo, un ruolo importante lo svolge la profondità dell’evento: terremoti profondi generano deformazioni permanenti molto minori di terremoti superficiali, a parità di magnitudo.

Nel caso del terremoto a L’Aquila, ad esempio, il suolo ha avuto un abbassamento massimo di circa 30 cm; dopo il terremoto di Norcia del 30 ottobre 2016, si sono misurati abbassamenti fino a un metro. Per eventi estremamente forti come quello in Giappone del 2011 si sono registrate deformazioni di parecchi metri.

E’ in fase di sviluppo all’INGV una piattaforma per la produzione di prodotti scientifici relativi ad eventi sismici significativi in Italia e nel mondo: una rappresentazione della faglia estesa e delle deformazioni permanenti da essa indotte. Le informazioni prodotte si aggiungeranno a quelle già disponibili tramite le pagine web e i social INGV e verranno aggiornate, in modo automatico o con il supporto di un operatore esperto, in base alla disponibilità di nuovi dati riguardanti l’evento sismico.

Quando si verifica un terremoto rilevante in Italia o nel mondo, non appena è disponibile il relativo meccanismo focale (prodotto da qualsiasi centro sismologico nel mondo), e con l’integrazione di leggi di scala pubblicate in letteratura, viene calcolata in modo automatico una prima mappa semplificata della sorgente finita e delle deformazioni cosismiche attese (Figura 2).

Figura 2. Mappa delle deformazioni permanenti prodotte dal terremoto di magnitudo 7.4 verificatosi in Messico il 23 giugno 2020, usando il meccanismo focale prodotto dall’USGS, disponibile già pochi minuti dopo l’evento. Le deformazioni verticali sono rappresentate tramite la scala di colori, mentre quelle orizzontali tramite frecce. In nero il contorno della faglia estesa.

L’aggiornamento delle informazioni inerenti la faglia estesa e le deformazioni superficiali segue la disponibilità dei dati sismologici, geodetici e i tempi per la loro elaborazione. Nel caso d’esempio, la disponibilità di una distribuzione complessa dello scorrimento sulla faglia, calcolata da dati sismologici, ha permesso un primo aggiornamento della mappa delle deformazioni attese già poche ore dopo l’evento (Figura 3).

Figura 3. Mappa delle deformazioni attese, per lo stesso evento mostrato in fig. 2, aggiornata non appena è stata resa disponibile la distribuzione di slip prodotta dall’USGS, poche ore dopo l’evento.

Ulteriori aggiornamenti sulla faglia estesa e sulle deformazioni superficiali possono essere ottenuti con l’analisi di dati GPS, la cui disponibilità richiede alcune ore, e di dati da satellite radar, in genere disponibili nell’arco di qualche giorno. Sfruttando questi dati e tramite algoritmi di inversione è poi possibile la definizione ad altissima risoluzione dello scorrimento lungo la faglia che ha generato il terremoto.

Successivamente verranno rese disponibili anche mappe di trasferimento di sforzo prodotto da un evento sismico. Durante un terremoto viene infatti scaricata una parte dell’energia elastica accumulata nella crosta terrestre durante molti anni: la redistribuzione della deformazione, andando a interessare faglie vicine, può aumentare o diminuire la possibilità di una loro futura rottura.

Vi è infine una serie di prodotti orientata a utenti esperti, quali, ad esempio, la mappa della deformazione attesa in linea di vista SAR. La simulazione, calcolata immediatamente dopo un evento, consente di avere già una possibile stima dello spostamento che verrà misurato con le immagini dei satelliti radar. La mappa viene prodotta con caratteristico andamento a “frange” dei dati InSAR (interferometria differenziale SAR, Figura 4).

Nel caso del terremoto del 23 giugno 2020 in Messico, la mappa simulata è stata prodotta il 23 giugno stesso, mentre l’acquisizione che ha permesso una vera elaborazione interferometrica è del 28 giugno (Figura 5), 5 giorni dopo il terremoto. Il confronto fra gli spostamenti attesi e quelli realmente misurati, per questo evento, ha certificato la bontà del modello predittivo.

Figura 4. Mappa delle frange interferometriche simulate, in base alla distribuzione dello slip calcolata dall’USGS (“slip distribution” in fig. 3), prodotta poche ore dopo l’evento.
Figura 5. Mappa delle frange interferometriche ottenute combinando insieme due immagini radar, la seconda delle quali acquisita e resa disponibile il 28 giugno, 5 giorni dopo l’evento. Il confronto va fatto con le frange “Descending orbit” in fig. 4.

Tutti i prodotti, attuali e futuri, inerenti la faglia estesa, le distribuzioni di slip, le deformazioni superficiali e il trasferimento di sforzo, verranno resi disponibili sui siti web INGV in modo automatico o semi-automatico sfruttando software e algoritmi sviluppati presso l’INGV e testati per circa venti anni di ricerca scientifica condotta sui più importanti eventi in Italia e nel mondo.

A cura di Simone Atzori, Andrea Antonioli e Matteo Quintiliani, INGV-Osservatorio Nazionale Terremoti.


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