Sismicità storica nell area del Mugello e la pericolosità sismica in Toscana

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1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Centro per la pericolosità sismica Sismicità storica nell area del Mugello e la pericolosità sismica in Toscana Carlo Meletti Firenze, 23 settembre 2019

2 Catalogo CPTI15 ( )

3 Database macrosismico DBMI

4 Uno degli eventi sismici più forti nella storia di Firenze. I danni più gravi avvennero nell area extra-urbana: a Impruneta e a Bagno a Ripoli vi furono crolli e lesioni diffuse; i danni a Firenze furono costituiti dalla caduta di un migliaio di comignoli e da lesioni in varie chiese e monasteri. Tutte le testimonianze dirette dell epoca ricordano la reazione di fuga della popolazione fiorentina; anche i governanti lasciarono il palazzo pubblico; furono indetti numerosi riti religiosi collettivi. MAPPE E DATI CONSULTABILI E SCARICABILI:

5 E' uno dei massimi eventi storici dell'area mugellana dove tutti i centri più importanti (Scarperia, Sant'Agata, Barberino, Borgo San Lorenzo e Vicchio) subirono crolli e danni gravi. Lo stesso accadde in numerosi villaggi dell'appennino. Il numero delle vittime oscilla tra 150 e 500 concentrate soprattutto a Galliano; numerosi furono i feriti. I danni si estesero fino a Firenzuola, Pistoia e Firenze; l'evento fu avvertito sensibilmente a Modena, Pisa, Lucca e Bologna. Per circa 50 giorni furono avvertite repliche.

6 [ ] a un tratto un rombo cupo, poderoso, qualche cosa di rassomigliabile alla scarica di moschetteria di un mezzo reggimento, si fece sentire, e una scossa violenta, improvvisa, formidabile fece balzare uomini e cose [ ] I più uscirono dai pubblici locali, caffè e trattorie [ ], dalle case [ ] dai teatri [...] e in un momento Firenze fu piena di folla che si riversava per le vie [dal Fieramosca, 20 maggio 1895] La scossa principale avvenne alle 20:55 del 18 maggio e causò gravi danni nella zona immediatamente a sud della città: crolli e vittime si ebbero a Sant Andrea in Percussina, Grassina, Tavarnuzze, Galluzzo ecc. Crollò l intero lato di NW del chiostro grande della Certosa. In città i danni furono diffusi ma più contenuti, prevalentemente ai monumenti.

7 Un forte terremoto colpì l'appennino tosco-romagnolo il 29 giugno L'area di maggior danno fu ristretta ad alcune località minori del Mugello, in Toscana, a 25 km a nord da Firenze. Il terremoto fu avvertito in un'area relativamente ristretta, dalla Lombardia meridionale sino all'umbria. I danni più gravi si ebbero a Vicchio (FI). La forte propagazione dei danni verso Est è l effetto in un area colpita il 10 novembre 1918.

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10 Pericolosità: stima dello scuotimento del suolo previsto in un certo sito durante un dato periodo di tempo a causa di terremoti Metodi probabilistici: integrazione degli effetti legati a tutti i terremoti potenziali delle varie sorgenti ritenute in grado di influenzare un sito, con l incertezza e le ipotesi alternative

11 Cosa si intende per pericolosità sismica stima dello scuotimento del suolo previsto in un certo sito durante un dato periodo di tempo a causa di terremoti naturali Termine Periodo Applicazione Breve settimane, mesi Interventi di protezione civile Medio 1-10 anni Prevenzione su aree prioritarie Lungo 50 anni Progettazione e pianificazione Lunghissimo >100 anni Infrastrutture critiche

12 Zuccolo et al., 2010

13 Torquato Taramelli (1888) Descrive le aree sismiche in Italia in base al numero di eventi distruttivi accaduti ogni 100 anni

14 CNR-PFG ( ) Il Progetto Finalizzato Geodinamica del CNR rilasciò nel 1977 una serie di mappe di pericolosità basate su vari indicatori con approccio statistico moderno. Una combinazione di tre di esse, denominata Carta della pericolosità sismica d Italia, strettamente finalizzata alla riclassificazione sismica del territorio nazionale, venne compilata nel 1980 all indomani del terremoto di Irpinia e Basilicata e pubblicata nel 1981.

15 CNR-GNDT (1996) Dal 1982 il Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti raccolse l eredità del PFG. Nel 1996 rilasciò una serie di prodotti finalizzati alla stima della pericolosità sismica: catalogo dei terremoti (NT4.1); modello di zonazione sismogenetica (ZS4). Con questi elementi fu realizzata la mappa PS4 (Slejko et al., 1998) del valore di PGA atteso con probabilità di superamento del 10% in 50 anni.

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17 Mappa di pericolosità sismica Mappa di pericolosità sismica Ci dice il DOVE e il QUANTO sui prossimi terremoti. del territorio nazionale (GdL MPS, 2004; rif. Ordinanza PCM del 28 aprile 2005, n. 3519, All. 1b) espressa in termini di accelerazione orizzontale Il del QUANDO suolo conè probabilità espresso di in eccedenza termini di del probabilità 10% in 50 di eccedenza in un anni, riferita a suoli rigidi determinato (Vs30>800 m/s; cat. intervallo A, punto di del D.M ). tempo.

18 Curve di pericolosità sismica per Scarperia

19 Spettri a pericolosità uniforme per Scarperia

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21 Mw Freq

22 MPS2004 Toscana Rappresentazione della mappa della mediana attraverso curve di livello

23 Periodo di ritorno

24 Modifiche regionali alla zone sismiche 1984

25 Modifiche regionali alla zone sismiche DGR n 421 del 26/05/

26 Programma MPS16 Il CPS ha coinvolto una comunità scientifica più ampia possibile nell aggiornamento del modello di pericolosità sismica di riferimento, con la quale condividere: le scelte operative le modalità di trattamento dei dati la valutazione dei risultati Requisito del modello che sarà prodotto è che tutto il processo dovrà essere trasparente e riproducibile. Hanno aderito al programma oltre 150 ricercatori di INGV, CNR, OGS, università e altri Enti. L attività è stata organizzata in una serie di tavoli di lavoro tematici sui diversi argomenti. I requisiti che il nuovo modello deve soddisfare sono stati messi a punto in un tavolo di lavoro con DPC e i suoi centri di competenza di ingegneria sismica (Eucentre e ReLUIS).

27 Principali tipologie di sorgenti sismogenetiche Area faglie+griglia per il BG Codice Approccio Dati per costruire le sorgenti sismogenetiche MA1 GR(b su macroaree) e tassi individuali lavori di geologia strutturale pubblicati CPTI15 MA5 fit con funzione esponenziale dei tassi calcolati con approccio bayesiano per la stima dei periodi di completezza MA2 TaperedGR (b su macroaree) assetto tettonico e condizioni geodinamiche a grande scala per le macroaree, DISS per le ZS sulle quali sono ricalcolati i tassi MA3 TaperedGR (b su macroaree) assetto tettonico e condizioni geodinamiche a grande scala per le MA4 MF1 TruncatedGR con b stimato su macroaree (Weichert 1980) e su singole ZS Momento geologico calcolato per le CSS del DISS (b=1, Mmax variabile per ogni sorgente sismogenetica). TaperedGR e tassi distribuiti su faglie e griglia secondo una funzione magnitudodistanza griglia/faglie MF2 Rateo del momento geologico calcolato per le ISS del DISS. Ratei distribuiti secondo una Tapered G-R (b=1, corner magnitude =7.1). Smoothed seismicity spaziale (Frankel, 1995) calcolata considerando la variazione temporale della completezza del CPTI15 (Hiemer et al., 2014). griglia/smoothed Tavolo di Lavoro 3 Modelli di sismicità MS1 combinazione di approcci per lo smoothing dei tassi: frankel e adaptive-radjus A4 macroaree e le ZS lavori di geologia strutturale pubblicati, DISS, meccanismi focali, geodesia, ZS9, sismicità storica e strumentale DISS e griglia regolare ISS e griglia regolare griglia regolare Dati per calcolare i tassi di sismicità CPTI15 CPTI15 CPTI15 CPTI15 slip rate e geometrie delle CSS del DISS CPTI15, slip rate e geometrie delle ISS del DISS CPTI15 MS5 Woo griglia regolare CPTI15 griglia/geodetico MG1 MG2 TaperedGR, tassi calcolati da kostrov-ward partendo dalla stima del Momento geodetico ridotto da un fattore di scala per tenere conto del declustering TaperedGR, modelli di deformazione per la stima dei tassi di sismicità di lungo termine (NeoKinema e SHIFT), ridotti da un fattore di scala per tenere conto del declustering griglia regolare griglia regolare GPS Shmax e GPS

28 Confronto tra i tassi proposti da tutte le alternative dei modelli (per un totale di 80) per 3 finestre di magnitudo. In questi grafici le linee verticali rappresentano il valore medio (linea tratteggiata), il «tasso» da catalogo con completezza storica (linea nera intera), il «tasso» da catalogo con completezza statistica (linea grigia). Macroarea 3 Appen. centro-sett. Tassi modelli originali

29 Preselection of GMPEs General rules: o Tavolo di lavoro 4 Modelli di attenuazione PGA, SA (0.05-4s), PGV. Geo-mean of the horizontal components. Rigid and horizontal site conditions (no topographic effects). o The criteria by Cotton et al. (2006) have been used to pre-select the candidate models for ranking o Different distance metrics are considered each model (for example Akkar et al is formulated for epicentral, Joyner-Boore and hypocentral distance) o Global, European and local models are considered

30 Final rank: 2 datasets + 3 scoring schemes + = Code Reference Distance Site effects W 1 ITA10 Bindi et al R JB EC8 (5 classes) 0.45 BND14 Bindi et al R hypo EC8 (4 classes) 0.32 CZ15 Cauzzi et al R rup EC8/V S,30 (linear) 0.23

31 Tavolo di lavoro 6 Test e scoring 1. Giudizio esperto sull approccio che sta dietro ad ogni modello di sismicità (metodo usato anche per la stima probabilistica della pericolosità da tsunami del Mediterraneo e del Nord Atlantico) 2. Fase di test statistico retrospettivo sulla capacità dei modelli di sismicità di descrivere la sismicità del passato Una reale validazione dei modelli non è possibile in quanto questa si dovrebbe basare su dati non usati per la costruzione del modello

32 Definizione finale dei pesi dei modelli di sismicità Model W 1 Expert s elicitation W 2 Test W Final Weight MA MA MA MA MA MF MF MS MS MG MG

33 MPS19 Tutti i modelli medi PGA 10% p.e. in 50 anni

34 Prima di confrontare il nuovo modello con quello vecchio MPS04 MPS19 Dati usati Aggiornati al 2003 Aggiornati al 2016 Combinazione dei rami Componente orizzontale Mediana Componente massima Media Media geometrica Giudizio esperto Verso la cautela Rimosso ovunque

35 MPS04 PGA 10% p.e. in 50 anni MPS19 PGA 10% p.e. in 50 anni

36 MPS04 PGA 2% p.e. in 50 anni MPS19 PGA 2% p.e. in 50 anni

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38 MPS04 2% MPS19 2% MPS04 5% MPS19 5% MPS04 10% MPS19 10% MPS04 63% MPS19 63%

39 Qualche considerazione sulle norme per le costruzioni: l attuale normativa per le costruzioni, a partire dalle norme del 2008, ha scelto per gli edifici ordinari il valore di probabilità del 10% in 50 anni come pericolosità di riferimento, senza che la comunità sismologica sia stata coinvolta in tale scelta; la scelta del 10% in 50 anni deriva anche da considerazioni di tipo economico, non tanto per le nuove costruzioni, quanto per gli interventi sugli edifici esistenti; la normativa si riferisce a edifici costruiti correttamente e che siano sottoposti regolarmente a manutenzione; non si progettano gli edifici in base alla PGA, né è la PGA che distrugge gli edifici; i valori di normativa sono i valori minimi, niente vieta l utilizzo di valori maggiori; è da dimostrare che un edificio crolli se si supera lo spettro di progetto (i fattori di sicurezza del progettista alzano i valori).

40 Considerazioni finali - 1 Tutti i modelli di pericolosità sismica vengono aggiornati periodicamente Non esiste un unico tipo di pericolosità, ma a secondo delle finalità si dovrà valutare che tipo di stima realizzare Anche il modello migliore diventa inutile se non utilizzato per la prevenzione e la riduzione del rischio sismico Tutti gli esperti coinvolti nella stima della pericolosità sismica lavorano sempre per ottenere il meglio dalle (scarse) informazioni disponibili Qualsiasi normativa determina un valore minimo delle azioni di progetto, ma niente vieta di adottarne uno più elevato.

41 Considerazioni finali - 2 Tra qualche mese sarà reso pubblico il nuovo modello di pericolosità sismica per l Italia Il modello rappresenterà il massimo che si può ottenere con i dati e le conoscenze attuale, sulla base di un progetto largamente condiviso Non sappiamo dire adesso se e quando il modello sarà recepito dalla normativa (la valutazione spetta a CGR e CSLP) Abbiamo bisogno di tutte le competenze per spiegare che non sta cambiando la pericolosità sismica, ma sta migliorando la nostra capacità di valutarla Grazie per l attenzione