Evento Sismico dei Monti del Matese (CE) 29/12/2013, ore 17:08:43 UTC, ML ISNet =4.9

Transcript

1 Evento Sismico dei Monti del Matese (CE) 29/12/2013, ore 17:08:43 UTC, ML ISNet =4.9 RISSC-Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale

2 Indice Informazioni generali Localizzazione Contesto sismo-tettonico e sismicità storica-strumentale Faglie attive dell area Sannio-Matese Pericolosità sismica dell area Analisi con dati ISNet Magnitudo e parametri di sorgente Esempi di forme d onda e spettri Md vs. Ml: discriminazione di eventi dentro e fuori rete Meccanismo focale Mappe di scuotimento Procedura di Early Warning Performance del sistema di Early Warning PRESTo

3 Localizzazione L evento sismico è avvenuto il giorno 29 Dicembre 2013 alle ore 17:08:43 UTC (ora locale 18:08:43). Il terremoto è stato localizzato dalla Rete Sismica Nazionale dell'ingv nel distretto sismico dei Monti del Matese. La tabella riporta le coordinate ipocentrali e la mappa di sinistra mostra la posizione dell epicentro dell evento. La magnitudo locale calcolata dall INGV è 4.9. L evento sismico è stato registrato alle stazioni della rete sismica ISNet. La mappa di destra mostra la posizione dell epicentro rispetto alla rete ISNet. LAT ( N) LON ( E) Z (km) Localizzazione INGV Stazioni della rete ISNet

4 Contesto sismo-tettonico e sismicità storica-strumentale NMFS Schema strutturale della catena Appenninica, con evidenziate le principali faglie quaternarie (Brozzetti, 2011). Principali lineamenti strutturali nell'area del Sannio-Matese, con l'indicazione dei terremoti storici più forti avvenuti nell'area (modificato da Milano et al., 2006). L' area colpita dal terremoto del , appartiene ad un dominio geologico caratterizzato da faglie tardo Pleistoceniche estensionali, orientate in direzione appenninica e immergenti verso NE. Una delle strutture sismogenetiche più studiate dell'area è la NMFS (Northern Matese Fault System); essa ha orientazione WNW- ESE ed è una struttura lunga 30 km che borda il bacino di Bojano-Isernia. Si ritiene essere la responsabile degli eventi del 1456 e del 1805 (Galli e Galadini, 2003), ma è localizzata più a Nord rispetto alla distribuzione degli eventi della sequenza.

5 29/12/ :08:43 UTC ML=4.9 Fagliazione quaternario - olocenica nell Appennino meridionale. L individuazione e la caratterizzazione delle strutture ad attività quaternario- olocenica è stata basata su indagini geomorfologiche e stratigrafiche. A destra è rappresentato un ingrandimento dell area Matese-Piana del Volturno, interessata dal terremoto (Cinque et al.; 2000).

6 Faglie attive dell area Sannio-Matese Carta geologica schematica della area Sannio-Matese con i principali sistemi di faglie normali attive durante il Quaternario. (da Brozzetti, 2011) La sequenza sismica dei M.ti del Matese potrebbe essere legata al sistema di faglie normali che bordano il bacino Quaternario del Volturno, come indicato dalle distribuzioni epicentrali e dalla soluzioni dei meccanismi focali. Da una prima analisi, non è possibile discriminare l assetto del piano sismico preferenziale, né la struttura geologica lungo cui si è sviluppata la sequenza tra quelle note ed attive dal Quaternario. È interessante notare la presenza sia di una sismicità superficiale (<15 km), che include il main-shock (Ml=4.9), che di una più profonda (>15 km). In basso a sinistra, la distribuzione epicentrale degli eventi della sequenza sismica con intervallo temporale 28/12/ /01/2014; in basso a destra, la distribuzione ipocentrale dei terremoti su una sezione verticale orientata SW-NE. In profondità, l evento ha prodotto una frattura la cui estensione lineare massima è di circa 2 km. SW Distance - Depth (km) NE dimensioni lineari della frattura in profondità dimensioni lineari della frattura in profondità

7 Pericolosità sismica dell area Pericolosità sismica dell area epicentrale (GdL, MPS, 2004; rif. Ordinanza PCMdel 28 aprile 2005, n.3519, All. 1b) dalla quale si rileva che l area in cui è avvenuto il terremoto è a pericolosità alta. Mappa di pericolosità sismica del territorio (fonte INGV, gis.mi.ingv.it). La pericolosità è espressa in termini di accelerazione massima del suolo con probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni, riferita a suoli rigidi (Vs30>800m/s; cat. A. punto del D.M ). La stella indica la posizione epicentrale dell evento dei Monti del Matese (CE).

8 Magnitudo e parametri di sorgente Utilizzando le forme d onda registrate alle stazioni delle rete ISNet sono stati calcolati i valori di Magnitudo Locale (Ml), Magnitudo Momento (Mw) e Magnitudo Durata (Md) e di altri parametri di sorgente, quali la frequenza d angolo, il raggio sorgente Ro (assumendo una frattura circolare) e lo stress drop Δσ (Brune, 1970). La magnitudo locale è ottenuta misurando le ampiezze delle forme d onda registrate alle stazioni ISNet e utilizzando la legge di Bobbio et al., (BSSA, 2008). Per la magnitudo locale si ottiene Ml = 4.9. La magnitudo momento è ottenuta dall inversione degli spettri in spostamento utilizzando la procedura descritta in Zollo et al. (JGR,2014). La stima di magnitudo momento è pari a Mw = 4.9. La magnitudo durata è ottenuta dalla durata degli inviluppi dei segnali registrati, seguendo la procedura descritta in Colombelli et al., (SRL, 2014). Essa risulta essere pari a Md = 4.9. Il numero di forme d onda utilizzate per le stime di Ml e Md è 18, mentre il numero degli spettri utilizzati per il calcolo di Mw e dei parametri di sorgente è 4. LAT ( N) LON ( E) Z (km) ML Mw Md Mo (Nm) Fc (Hz) Ro (m) Δσ (MPa) e

9 Esempi di forme d onde e spettri L evento è stato registrato da 18 stazioni della rete ISNet. La stazione più vicina all epicentro è BENI (Benevento) ad una distanza epicentrale di 37.9 km; la stazione più lontana è MRN3 (Marsico Nuovo, PZ) ad una distanza epicentrale di km. La figura mostra gli inviluppi delle tracce velocimetriche ordinati in funzione della distanza epicentrale. Gli inviluppi sono utilizzati per la misura di durata, Sismogrammi registrati alle componenti verticali delle stazioni accelerometriche della rete ISNet in corrispondenza dell evento. I sismogrammi sono ordinati in funzione della distanza epicentrale. Spettri di spostamento della fase S per tutte le stazioni ricavati per doppia-integrazione di dati accelerometrici, normalizzati per la distanza ipocentrale e convertiti in magnitudo momento. La stima media ottenuta per la magnitudo momento è di 4.9.

10 Md vs. Ml: discriminazione di eventi dentro/fuori rete Il confronto tra Md ed ML può essere usato per discriminare un evento accaduto dentro (o in prossimità) della rete da uno accaduto molto lontano da essa. Utilizzando una singola stazione ed una serie di distanze di prova, si calcola ML e la si confronta con Md. Assumendo che Md non dipende dalla distanza, mentre Ml dipende dalla distanza, il minimo dei residui (Md ML, in valore assoluto) fornisce un indicazione di qual è la distanza evento-stazione più plausibile per l evento considerato. (Colombelli et al., 2014). Incrociando le informazioni ottenute ad una serie di stazioni è possibile, in linea teorica, ottenere una stima approssimata della reale posizione dell evento rispetto alla rete considerata. Valore assoluto dei residui in funzione della distanza alla singola stazione MNT Estimated distance Observed Distance at MNT Per la stazione MNT il minimo scarto tra Md e Ml si ottiene in corrispondenza della distanza di prova di 60 km. La reale distanza epicentrale per questa stazione è 75 km.

11 Meccanismo focale Per calcolare il meccanismo focale si utilizza il codice di inversione FMNEAR* sul webservice ( Il meccanismo è stato calcolato utilizzando 7 dati velocimetrici della rete ISNet e un modello di velocità di default. Le figure sotto mostrano esempi dei dati utilizzati per l algoritmo di inversione. A ND3 RSF3 LIO3 *FMNEAR - Webservice, Delouis, Gerakis, Deschamps, Geoazur/Observatoire de la Côte d'azur. see Delouis, B. (2013) in revision

12 Meccanismo focale Il meccanismo focale ottenuto corrisponde ad una faglia normale. La migliore soluzione corrisponde a: strike = 320 dip = 55 rake = con un RMS pari a La soluzione è compatibile con quella ottenuta dall INGV (figura a lato) utilizzando tutti i dati a larga banda della Rete Sismica Nazionale e della rete MedNet.

13 Mappe di scuotimento La figura mostra la distribuzione delle intensità strumentali (a sinistra) dedotta dai valori di PGA e PGV registrati alla rete ISNet (a destra). L intensità strumentale alla rete ISNet corrisponde al I-II grado della scala Mercalli Modificata

14 Sistema di Early Warning PRESTo PRESTo (PRobabilistc and Evolutionary early warning SysTem) (Satriano e al., 2010) è una piattaforma software per il rilevamento immediato di eventi sismici, la stima rapida dei parametri sorgente (localizzazione, tempo origine, magnitudo) e dello scuotimento massimo a distanza (PGA, PGV, IMM). Il sistema è in fase di sperimentazione presso il RISSC-Lab (RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale), e riceve in tempo reale ed in continuo l'accelerazione del suolo misurata dalle stazioni della rete sismica ISNet (Irpinia Seismic Network) di AMRA scarl (Analisi e Monitoraggio Rischio Ambientale). In caso di evento potenzialmente dannoso in prossimità della rete, il sistema è in grado di stimare la localizzazione e la magnitudo entro pochi secondi dal tempo origine e di inviare questi dati ad un sito remoto da proteggere, durante il propagarsi stesso delle onde sismiche. I messaggi di allerta contengono inoltre la stima della velocità ed accelerazione massima che il sito da proteggere dovrà sopportare, ed i secondi mancanti all'arrivo delle onde S. Queste stime sono continuamente aggiornate e comunicate, corredate delle relative incertezze. In caso di evento distruttivo, possono consentire di allertare una struttura sensibile fino a decine di secondi prima dell'arrivo delle onde energetiche alla struttura stessa, in funzione della distanza dall'epicentro.

15 Performance del sistema di Early Warning PRESTo Nessun allarme! Screenshot di PRESTo durante l evento dei Monti del Matese Nella sua configurazione attuale, il Sistema di Early Warning PRESTo è specificamente configurato per la rilevazione di eventi accaduti dentro l area di copertura della rete ISNet. In particolare, per la dichiarazione dell allerta, il sistema richiede che siano identificate almeno 6 fasi P, in una finestra di tempo di 3 secondi. In occasione dell evento dei Monti del Matese, nonostante la corretta identificazione degli arrivi delle fasi P a quasi tutte le stazioni funzionanti (come mostrato nella figura a lato), il numero di fasi P rilevate nella finestra di associazione non ha superato la soglia per la dichiarazione dell allerta, per cui il sistema non ha dichiarato nessun allarme.

16 Bibliografia Bobbio A., Vassallo M., Festa G. A local magnitude scale for southern Italy, Bullettin of of Seismological Society of America,Vol. 99, No.4, , 2009 doi: / Brozzetti, A., 2001: The Campania-Lucania Extensional Fault System, Southern Italy: A suggestion for a uniform model of active extension in the Italian Apennines, TECTONICS, VOL. 30, TC5009, doi: /2010tc Brune J.N., (1970). Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes. J. Geophys. Res. 75, A. Cinque, A. Ascione, C. Caiazzo. Distribuzione spazio-temporale e caratterizzazione della fagliazione quaternaria in Appennino meridionale, in Le ricerche del GNDT nel campo della pericolosità sismica ( ), CNR-Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti - Roma, 2000, 397 pp. a cura di F. Galadini, C. Meletti, A. Rebez. S. Colombelli, A. Emolo and A. Zollo. A Duration Magnitude Scale for the Irpinia Seismic Network, Southern Italy Seismological Research Letters, January/February 2014, v. 85, p , doi: / Galli, P. and Galadini, F.; 2003: Disruptive earthquakes revealed by faulted archaeological relics in Samnium (Molise,southern Italy). Geophys. Res. Lett., 30 (5), 1266, doi: /2002GLO1645 Milano, G., di Giovanbattista, R. and Ventura, G. 2006: Seismicity and Stress-field in the Sannio-Matese area, ANNALS OF GEOPHYSICS, SUPPLEMENT TO VOL. 49, N. 1. Marquardt, D. (1963). An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear Parameters, SIAM Journal on Applied Mathematics 11: doi: / Satriano, C., Elia L., Martino C., Lancieri M., Zollo A., Iannaccone, G. PRESTo, the earthquake earlywarning system for Southern Italy: Concepts, capabilities and future perspectives Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2010, doi: /j.soildyn Zollo A., Orefice A., Convertito V. (2014). Source Parameter Scaling and Radiation Efficiency of Microearthquakes Along the Irpinia Fault Zone in Southern Apennines, Italy, submitted to J. Geophys. Res.

17 RISSC-Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale Università degli studi di Napoli Federico II AMRA S. c. a r. l. Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale Adinolfi G. M., Colombelli S., De Matteis R., Del Gaudio S., Elia L., Martino C., Orefice A., Serlenga V., Zollo A. con la collaborazione dell intero gruppo RISSC-Lab. Link utili: ISNet Bulletin PRESTo Bulletin ISNet RISSC-lab