I terremoti avvengono solo di notte

Il 28 dicembre 1908, alle 5:20 del mattino più di 82mila persone muoiono a seguito di un sisma di magnitudo 7.2 che riduce in macerie Messina e danneggia Reggio Calabria. Il 23 luglio 1930, all’1:30 un terremoto di magnitudo 6.5 colpisce la zona tra l’Irpinia e il Vulture, uccidendo circa 1.400 persone. La scossa più forte del terremoto del Belice colpì la Sicilia Orientale nella notte tra il 14 e il 15 gennaio 1968. Il 6 maggio 1976 alle 21 un sisma di magnitudo 6.5 scuote il Friuli causando 976 vittime e lasciando 70mila persone senza casa. Alle 19:30 del 23 novembre 1980 un terremoto di magnitudo 6.5 colpisce l’Irpinia provocando 2.735 morti e 7.500 feriti. 13 dicembre 1990. Il Terremoto di Carlentini, noto anche come il sisma di Santa Lucia, all’1:24 interessa un’ampia parte della Sicilia sud orientale. Di magnitudo 5.7 uccide 13 persone e ne ferisce 200 nella provincia di Siracusa. Nella notte del 26 settembre 1997 la scossa più forte dello sciame sismico che colpì Umbria e Marche provoca 11 vittime e gravi danni alla Basilica di San Francesco ad Assisi. Il 6 aprile 2009 un terremoto colpisce l’Abruzzo e in particolare L’Aquila. La scossa più forte del sisma, di magnitudo 6.3, avviene di notte, alle 3.32, cogliendo di sorpresa i cittadini. 29 maggio 2012. Sedici morti e 350 feriti nella zona di Modena, in Emilia: questo il bilancio del Terremoto di magnitudo 5.9 con una scossa di una durata di 18 secondi. Già nove giorni prima, il 20 maggio, nella notte una scossa di magnitudo 5.9 aveva ucciso 7 persone nella stessa zona.

Leggendo questo resoconto sembrerebbe che i disastri associati a forti terremoti avvengano prevalentemente di notte. Naturalmente non è così, non esiste alcuna correlazione scientificamente valida tra l’intensità di un terremoto e l’ora della giornata in cui esso avviene. Ma il titolo mi è stato suggerito da un’amica che mi chiedeva come mai i terremoti colpiscono di notte, riferendosi in particolare a quello recente di Amatrice. Mi sono chiesto: perché i terremoti in Italia?

In Italia oltre ai terremoti avvengono numerosissimi altri eventi catastrofici. Essi sono sempre motivo di dibattito, specialmente tra i cosiddetti “keyboard specialists”. Ma dopo qualche settimana ci siamo già dimenticati delle vittime, dei danni alle cose materiali, dell’affossamento di piccole aziende costrette a ricominciare tutto daccapo. Si potrebbe invece continuare discutendo, per esempio, dei motivi che hanno portato alla chiusura della maggior parte dei dipartimenti universitari di scienze della terra mentre in un paese caratterizzato da dissesto del territorio, da pericolosità sismica e vulcanica, i geologi così come i sismologi, i vulcanologi e gli ingegneri strutturali dovrebbero essere tra le categorie professionali più rispettate. Invece in  Italia vengono interpellati solo dopo una tragedia. “La parola all’esperto, che oggi riempiamo due pagine del giornale…”. Mettendo da parte la polemica proverò invece ad accennare i motivi per i quali avvengono i terremoti e come mai l’Italia sia a fortissimo rischio sismico praticamente per la sua intera estensione.

Sul perché avvengono i terremoti si sono scritte centinaia di pubblicazioni a carattere divulgativo, facilmente reperibili anche in rete. Sono disponibili filmati in italiano e in inglese che spiegano i fondamenti della sismologia, della meccanica delle rocce, degli effetti di amplificazione dei terreni eccetera. L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) nel suo canale YouTube ha pubblicato molti video che spiegano le dinamiche alla base dei disastri naturali. In questo video Franco Mele descrive l’attività sismica in Italia partendo dai terremoti storici per finire con gli ultimi anni di dati strumentali rilevati dalla Rete Sismica Nazionale.

Sismologia spiccia

In estrema sintesi, un terremoto viene generato da una “sorgente sismica” che corrisponde ad una “rottura” della crosta terrestre. Quando due “blocchi” di roccia si muovono l’uno rispetto all’altro in qualsiasi direzione, accade che sulla faccia in comune tra i due blocchi (il piano di faglia) la frizione che si genera porta ad un accumulo di energia. Tale accumulo provoca un’improvviso spostamento relativo dei blocchi lungo il piano di faglia quando le rocce non hanno più la capacità di deformarsi plasticamente. Il rilascio di energia avviene sotto forma di onde sismiche a partire dal cosiddetto ipocentro. La proiezione sulla superficie terrestre del’ipocentro prende il nome di epicentro. Questi concetti sono riassunti nell’immagine seguente.

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Esempio di faglia diretta: il blocco destro si sposta verso il basso relativamente al blocco sinistro.

La rottura genera la propagazione delle onde sismiche, un po’ come quello che succede quando un sasso “rompe” la superficie immobile di uno specchio d’acqua. A partire dal punto in cui il sasso ha toccato l’acqua, le onde cominciano a propagarsi lungo circonferenze concentriche che via via si allargano fino ad attenuarsi e scomparire. Se la superficie era perfettamente immobile, osserveremo dei cerchi perfetti, altrimenti questi, infrangendosi contro le increspature della superficie dello specchio d’acqua, daranno origine a fronti d’onda più complessi. Analogamente, le onde sismiche si propagano in tutte le direzioni lungo fronti d’onda che sarebbero sferici se la terra fosse omogenea e isotropa. In fisica un corpo si definisce omogeneo se ogni sua parte ha le medesime proprietà fisiche, indipendentemente dalla posizione o se variano con continuità, mentre si definisce isotropo se le sue proprietà fisiche non variano con la direzione. Poiché la terra è tutt’altro che omogenea e isotropa, questo da’ un’idea dell’estrema complessità dello studio della sismologia.

Il terremoto è il risultato dello scuotimento della superficie terrestre investita da un “treno di onde sismiche” che, a partire dall’ipocentro, si propagano in tutte le direzioni. Le onde sismiche non sono tutte uguali. Le più veloci, quindi le prime ad arrivare in un determinato punto A posto a distanza L dall’epicentro, sono le onde P (dall’iniziale della parola latina Primae). Sono onde compressive, vale a dire che una particella sottoposta all’azione delle sole onde P si muoverà in avanti e indietro lungo la direzione di propagazione dell’onda. Quando la particella A urta la particella B più vicina ad essa, B si muoverà nella stessa direzione trasmettendo a sua volta il moto alla particella C e così via. Le onde P sono le uniche ad avere la proprietà di propagarsi anche nell’aria. In molti casi, infatti, l’arrivo di un terremoto è preceduto da un rombo o un boato, dovuto al propagarsi di onde acustiche generate dalle onde P. Successivamente arrivano le onde S (Secundae), poi le onde L (Love) e le onde R (Rayleigh) dai nomi dei fisici che per primi le hanno studiate (Augustus Edward Hough Love e J. W. Strutt Rayleigh). Il movimento delle particelle sottoposte all’azione di ognuna di queste onde è illustrato nell’immagine successiva..

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Ovviamente il treno d’onde è una combinazione di queste descritte. Se ci si trova sufficientemente lontani dall’epicentro, lo studio della registrazione del moto del suolo in quel punto (sismogramma) consente di distinguere il contributo di ogni tipo di onda. Se gli edifici e le strutture fossero sottoposti soltanto all’azione delle onde P, questi subirebbero un sobbalzo, ma registrerebbero pochi danni. Osservando l’immagine e i video precedenti, è facile comprendere come mai i danni maggiori alle infrastrutture vengano provocati dalle onde S e, soprattutto, dalle onde L e R, che vanno sotto il nome di onde superficiali perché, a differenza delle onde P ed S che hanno origine direttamente in corrispondenza dell’ipocentro, le onde L ed R vengono generate lungo la superficie terrestre, o anche lungo superfici di separazione tra rocce con caratteristiche molto diverse tra loro, quando vengono raggiunte dalle onde P ed S (dette anche onde volumetriche).

Un po’ di tettonica (e di vulcanologia)

Tutti i terremoti avvengono per il meccanismo illustrato ma le cause che provocano lo spostamento relativo dei blocchi di roccia sono diverse. La stragrande maggioranza dei terremoti, a livello globale, ha origini tettoniche. Da un punto di vista fisico la crosta terrestre, infatti, non è omogeneacontinua: se immaginassimo di percorrere una linea retta che attraversasse l’intera crosta terrestre a partire da un punto qualsiasi sulla sua superficie e proseguendo in qualsiasi direzione sia lungo la superficie stessa che in profondità, ci accorgeremmo che la reazione delle rocce alla stessa sollecitazione sarebbe diversa da punto a punto (disomogeneità). A questo bisogna aggiungere che la crosta è come un puzzle con pezzi di diverse dimensioni che si incastrano tra di loro (non continuità). Poiché le tessere del puzzle si muovono continuamente tra di loro, esse sfregano le loro superfici lungo piani orizzontali, verticali o obliqui. I terremoti hanno origine nei punti di contatto e quindi di sfregamento tra le varie tessere dette zolle. Nell’immagine successiva, tratta da Kafka, 2012, sono mostrati, con dei pallini rossi, gli epicentri di tutti i terremoti con magnitudo superiore a 5 su un planisfero.

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Se si confronta la disposizione degli epicentri nel periodo 1973 – 1991 con quella 1992 – 2010, ci si accorge che esse sono praticamente identiche. A parte qualche eccezione è gioco forza pensare che la disposizione degli epicentri non è casuale. Essi, infatti, sono disposti lungo i bordi delle zolle tettoniche. Impressionante, ad esempi, è la situazione che si verifica lungo la costa occidentale delle Americhe, con il Cile e la California, in Giappone e nell’Estremo Oriente, in corrispondenza dell’Himalaya e, purtroppo per noi, nell’area del Mediterraneo.

Per avere un’idea più precisa della pericolosità sismica nell’area mediterranea, si può prendere in esame la figura successiva, tratta dal sito web dell’Associazione ISI – Ingegneria Sismica Italiana. Nell’immagine è mostrata la distribuzione degli eventi sismici in Europa per il periodo 1976–2009. Mancano, quindi, i recenti eventi disastrosi dell’Emilia Romagna e di Amatrice.

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Distribuzione degli eventi sismici in Europa nel periodo 1976 – 2009

 

Ognuno dei pallini indica un evento sismico. Il diametro è il colore sono funzione della sua intensità. Apparentemente la distribuzione degli epicentri in questo caso è estremamente caotica. Se però si confronta tale distribuzione con lo schema illustrato nell’immagine successiva, si riesce a cogliere anche in questo caso un’organicità nella posizione degli epicentri.

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Forma ed estensione delle placche tettoniche dell’area mediterranea

 

Le linee nere rappresentano i bordi delle placche tettoniche. Le frecce in rosso indicano direzione e verso dei movimenti relativi delle placche. Come si può notare, la placca africana, che nella figura comprende tutta l’Africa settentrionale, ha una forma estremamente complessa. I bordi della sua “protuberanza” si trovano in corrispondenza delle catene montuose dell’Appennino e delle Alpi. Queste catene montuose, infatti, non sono altro che il risultato del corrugamento e conseguente sollevamento della crosta nelle zone di contatto tra le zolle in collisione. Lo stesso è avvenuto in corrispondenza delle catene montuose dei Pirenei, dei Carpazi, dell’Atlante, del Caucaso, del Ponto e del Tauro. I movimenti relativi delle placche indicano, tra l’altro, che il Mare Tirreno si sta “allargando”, a causa della rotazione in senso antiorario della penisola italiana. Tra qualche milione di anni da Bari si potrà raggiungere l’Albania a piedi.

Utilizzando l’ottimo strumento messo a disposizione dall’INGV qui, si può provare ad analizzare la disposizione degli epicentri in Italia sulla base di diversi criteri di filtraggio: intensità epicentrale espressa secondo la scala Mercalli-Cancani-Sieberg, intervallo di tempo e tipo di evento. Vale la pena ricordare che l’intensità espressa dalla scala MCS non è quella espressa dalla scala Richter. La scala MCS si basa sui danni alle infrastrutture provocati dal terremoto, mentre quella Richter esprime l’energia “reale” del terremoto. Ad esempio nel caso mostrato di seguito sono riportati tutti gli eventi tra il 1900 e il 1997 con intensità epicentrale compresa tra 6 e 11.

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Salta all’occhio la pressoché totale assenza di eventi sismici in Sardegna e nella Pianura Padana.

Oltre alle cause tettoniche, in Italia si registrano anche terremoti di origine vulcanica. Il nostro Paese è pieno di vulcani in attività e altri spenti. Ancora, se si confronta la mappa della posizione dei vulcani attivi o inattivi in Italia, si scopre che essi sono disposti spesso lungo i limiti delle placche. I vulcani spenti si trovavano in corrispondenza degli stessi limiti, ma sono stati successivamente “trasportati” lontano da essi e questo ne avrebbe provocato l’estinzione. Sfortunatamente per noi esistono anche i cosiddetti “hot spot”, ossia vulcani che apparentemente non hanno alcuna relazione con la forma e la posizione delle placche, ma si sono formati in punti in cui la crosta terrestre è più sottile. I terremoti di origine vulcanica sono provocati dalle fratture della crosta generate, a loro volta, dalla risalita del magma entro la crosta terrestre e nel camino vulcanico; sono meno frequenti dei terremoti di origine tettonica e il loro ipocentro è molto superficiale.

I terremoti possono anche essere provocati dal crollo della volta di grotte, tipici delle zone carsiche, o per la caduta di frane (fra i terremoti di origine naturale, sono i meno frequenti, i più superficiali e quelli più localizzati). Infine i terremoti da esplosione, di origine artificiale, sono prodotti dalla detonazione di dispositivi chimici o nucleari e vengono appositamente provocati dall’uomo, anche a scopo di indagine dell’interno della Terra o per la ricerca geologica di idrocarburi e di minerali.

Sismologia di casa nostra (qualche cenno sulla sismicità ischitana)

Sappiamo molto bene che Ischia è un’isola di origine vulcanica. La sua attività è ben nota e molto spesso gli abitanti se ne accorgono direttamente, per cui non si può certo affermare che il vulcanismo ischitano si sia estinto. Se così fosse non avremmo i fenomeni naturali che la contraddistinguono: acque calde, fumarole e terremoti di piccola intensità. La nascita dell’isola si può collocare in un non meglio precisato periodo compreso tra 150mila e 300mila anni fa. Geologicamente parlando, è un’isola piuttosto giovane. Anche la sua nascita è da correlarsi al processo distensivo della crosta nel mare Tirreno, di cui si accennava quando si è detto della rotazione in verso antiorario della penisola italiana. Circa 55mila anni fa avvenne l’eruzione ignimbritica del Tufo Verde. Nel 1302 avvenne l’ultima eruzione vulcanica, quella dell’Arso nel settore nord-orientale dell’isola.

La sismicità ischitana è quindi prettamente di origine vulcanica in maniera diretta o indiretta. I movimenti della crosta dovuti alla spinta magmatica che avviene a partire da pochi Km di profondità, generano terremoti di bassa o bassissima magnitudo. Tuttavia alcuni eventi sono stati disastrosi anche perchè gli ipocentri sono molto superficiali. I terremoti più forti verificatisi nell’isola non sono mai stati seguiti da eruzioni. Gli studi più recenti mostrerebbero che la sismicità storica è legata alla dinamica di un bacino magmatico, in lento raffreddamento, il cui top si troverebbe a circa 2 km di profondità. La sismicità di energia significativa si svilupperebbe specialmente nel settore settentrionale, quello di Casamicciola, dove gli spessori delle rocce fragili sono maggiori che in altre porzioni dell’isola. Gli studi hanno consentito di realizzare una mappa del “danno atteso”, vale a dire una mappa che fa una previsione di quali saranno le zone più colpite nel caso di un evento sismico con le caratteristiche, grosso modo, di quello che colpì gli abitati di Casamicciola e Forio nel 1883.

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Mappa del danno atteso nel caso di un terremoto di caratteristiche simili a quello di Casamicciola del 1883.

Come si può notare dalla mappa, l’area in qui si prevede il danno maggiore è ancora quella di Casamicciola (A), ma l’area in arancione comprende tutta Forio tranne Panza e Lacco Ameno.

Al momento, quindi, tutta l’isola attraversa una fase di lenta subsidenza (il suolo si sta lentamente abbassando) e di quiescenza vulcanica. Pur essendo il corpo magmatico in raffreddamento esso è ancora capace di alimentare i meccanismi alla base delle sorgenti termali ed è al centro dell’attenzione per il noto progetto di costruzione di una centrale geotermica a Serrara Fontana.

Conclusioni

I terremoti non si possono prevedere, anche se recentemente sono stati fatti numerosi passi avanti nello sviluppo delle tecniche del cosiddetto “early warning“.

Un sistema di Early Warning (Allerta Sismica Immediata) è un’infrastruttura di monitoraggio, controllo ed elaborazione di dati, capace di fornire informazioni in tempo reale circa il potenziale distruttivo di un terremoto, pochi secondi dopo la sua generazione. Questa informazione può essere utilizzata per attivare procedure automatiche di messa in sicurezza di impianti a rischio o consentire azioni individuali di protezione anti-sismica. L’Early Warning si fonda sul principio secondo cui la velocità con cui viaggia l’informazione nei sistemi di trasmissione dati (pari alla velocità della luce) è di gran lunga superiore a quella delle onde sismiche (pochi chilometri al sec). Un’area urbana o un impianto industriale posti a qualche decina di chilometri dall’ epicentro del sisma, possono pertanto ricevere il messaggio di allerta sismica in anticipo rispetto all’arrivo delle onde sismiche, potenzialmente distruttive.

Cosa si può fare con pochi secondi di allerta?
Pochi secondi di allerta possono sembrare pochi, molte sono le azioni, per la gran parte di tipo automatico che possono essere condotte allo scopo di mitigare gli effetti del terremoto. Ad esempio possono essere avviate le procedure di emergenza per mettere in sicurezza impianti industriali a rischio, interrompere la corsa dei treni, dare l’allarme in edifici pubblici, allertare il personale che lavora in zone soggette a danneggiamento. In Giappone, il sistema di Early Warning realizzato dalla Japan Metereological Agency, è in funzione dall’Ottobre del 2007 dopo una sperimentazione di circa dieci anni. Pochi secondi dopo un terremoto, il messaggio di allerta sismica è diffuso alla popolazione attraverso radio, tv e via internet, in modo da poter essere utilizzato in procedure automatiche per l’attivazione di allarmi sonori o valvole per lo spegnimento di apparecchiature o impianti pericolosi.

tratto dal sito sismoscholar.it

soloOvviamente un’infrastruttura di questo tipo ha senso se la distanza tra l’epicentro di un terremoto e l’area a rischio è sufficientemente grande da richiedere qualche decina di secondi per la propagazione delle onde. Nel caso ischitano, ad esempio, l’area a rischio si trova in un raggio di 1500 – 2000 m dall’epicentro, se consideriamo solo gli eventi sismici “nostrani”.

Non esistono tecniche che consentano di prevedere i terremoti con un’accuratezza di uno o due giorni e forse non esisteranno mai. Lo studio della sismicità storica, la geologia e la geofisica consentono invece di individuare le zone potenzialmente a rischio, classificando il territorio in base alla pericolosità e stimando i periodi di ritorno degli eventi sismici più importanti. E’ noto, infatti, che in molti casi i grandi eventi hanno la peculiarità di avvenire a intervalli di tempo più o meno regolari all’interno della stessa area epicentrale. Un ritardo indicherebbe che la quantità di energia che si sta accumulando darà luogo ad un terremoto più forte della media. Ma dai terremoti ci si può tranquillamente difendere, come ci insegnano i nostri amici giapponesi che spesso e volentieri vengono a formarsi proprio in Italia. Questo ci porta ad una considerazione: supponendo di essere in grado di prevedere un terremoto, potremmo evacuare un centro abitato salvando vite umane e di animali. Ma ciò non impedirebbe al terremoto di provocare danni alle infrastrutture. Non vale quindi la pena investire sul costruito per renderlo antisismico? Paradossalmente in Italia siamo capaci di esportare all’estero le conoscenze per costruire un edificio a prova di sisma del XII grado della scala Mercalli – Cancani – Sieberg o anche per rendere antisismico un edificio esistente, ma non siamo capaci di applicare queste tecniche a casa nostra. Sui motivi per i quali ciò non avviene si potrebbe scrivere un altro articolo…

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