Evento Sismico della Lunigiana (Massa-Carrara) 21/06/2013, ore 10:33:57 UTC, M L =5.2: Simulazione della procedura di Early Warning

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1 Evento Sismico della Lunigiana (Massa-Carrara) 21/06/2013, ore 10:33:57 UTC, M L =5.2: Simulazione della procedura di Early Warning -Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale

2 Sistema di Early Warning PRESTo PRESTo (PRobabilistc and Evolutionary early warning SysTem) 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, I MM ). 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.

3 Performance del sistema di Early Warning PRESTo Il Sistema PRESTo non ha dichiarato alcun evento a causa del basso numero di fasi P rilevate Il numero minimo di Fasi P per la dichiarazione di un evento è fissato a 6. Immagine dello schermo di PRESTo durante l'evoluzione del terremoto del 21 Giugno 2013

4 In un sistema di EW On-Site vengono misurati due parametri sui primi 3 secondi di segnale a partire dall arrivo dell onda P. Pd = il picco di spostamento (che è misurato sella componente verticale delle tracce in spostamento) τc = Il periodo medio (che è misurato dal rapporto di velocità e spostamento sui primi 3 secondi di segnale) A partire dai valori di Pd e τc è possibile definire un livello di allerta locale, secondo lo schema mostrato a lato. Le soglie di Pd e τc sono state stabilite per un sito ideale, ipotizzando un evento di magnitudo 6 e intensità strumentale pari a 7. La misura di Pd consente inoltre di predire il picco di velocità atteso alla stazione (PGV predetto).

5 Velocità Dall alto verso il basso: Velocità e spostamento registrati alla stazione SSB3 cm/s Velocità e spostamento sono usati per misurare τc. Spostamento Nel riquadro è rappresentato uno zoom della traccia in spostamento intorno all arrivo della fase P. Da qui si calcola Pd. cm Spostamento - Zoom - Tempo [s]

6 Dall alto verso il basso: periodo di medio in funzione della distanza ipocentrale. Il periodo è misurato sulle singole stazioni dal rapporto di velocità e spostamento sui primi 3 secondi di segnale. La linea blu rappresenta il valore medio del periodo, mentre quella grigia è il valore atteso per un evento di magnitudo 5.2 (dalla legge di regressione di Zollo et al., 2010) Picco di spostamento in funzione della distanza ipocentrale Differenza tra il picco di velocità osservato e quello predetto dai valori di Pd (dalla legge di regressione di Zollo et al., 2010) Livello di allerta locale assegnato a ciascuna stazione in base alla combinazione dei valori di Pd e τc, secondo la tabella illustrata in precedenza.

7 Confronto tra le osservazioni di Pd e PGV e l andamento teorico dei punti (previsto dalla legge di regressione di Zollo et al., 2010). I punti di Pd osservati sono leggermente più alti dei valori previsti dalla legge. Ciò può essere dovuto al fatto che la legger è usata per la conversione da Pd a PGV è stata calibrata usando dati a distanze epicentrali inferiori a 60 km. I dati usati qui si trovano a distanze comprese tra 540 e 620, ben oltre i limiti di applicabilità della legge di regressione di Zollo et al., 2010.

8 Magnitudo stimata dalle misure real-time di Pd e τc (periodo medio) al passare del tempo. a) Asse X: tempo dal Tempo origine Asse Y (sinistra): valori di Pd osservati, corretti per l effetto dell attenuazione geometrica Asse Y (destra): equivalente in magnitudo dei valori di Pd Per la conversione di Pd in magnitudo si è utilizzata una legge empirica, precedentemente ottenuta. b)asse X: tempo dal Tempo origine Asse Y (sinistra): valori di τc osservati Asse Y (destra): equivalente in magnitudo dei valori di τc Per la conversione di τc in magnitudo si è utilizzata la legge empirica, ricavata da Zollo et al., 2010.

9 Magnitudo stimata dalle misure real-time di Pd e τc in finestre di tempo P crescenti a) Asse X: finestra di tempo P [s] Asse Y (sinistra): valore medio di Pd per ciascuna finestra di tempo Asse Y (destra): equivalente in magnitudo dei valori di Pd Per la conversione di Pd in magnitudo si è utilizzata una legge empirica, precedentemente ottenuta. b)asse X: finestra di tempo P [s] Asse Y (sinistra): valore medio di τc per ciascuna finestra di tempo Asse Y (destra): equivalente in magnitudo dei valori di τc Per la conversione di τc in magnitudo si è utilizzata la legge empirica, ricavata da Zollo et al., 2010.

10 Le successive slide mostrano la simulazione delle misure di Pd e τc al variare del tempo Sinistra: La mappa rappresenta con una scala di colori i valori di PGV osservati sull intero segnale (componenti orizzontali) Destra: Misure real-time di Pd e τc al variare del tempo: le stazioni compaiono sulla mappa con colore grigio al tempo del picking. Dopo 3 secondi, appena sono disponibili alla stazione triggerata le misure di Pd e τc, ciascuna stazione si colora in base allo schema dei livelli di allerta. La simulazione inizia 6 secondi prima che la prima stazione della rete ISNet rileva il terremoto e procede con passo di 1 secondo Il countdown riportato accanto alle città rappresenta ad ogni istante il lead-time, ovvero il tempo a disposizione prima dell arrivo delle onde S.

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37 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 Link utili: ISNet Bulletin PRESTo Bulletin ISNet RISSC-lab