Prevenire, prevedere e predire i terremoti

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1 Prevenire, prevedere e predire i terremoti Angelo De Santis (*) INGV, Roma (*) anche Università G. D Annunzio, Chieti

2 Perché questa presentazione Far capire la differenza tra Prevenire/Prevedere/predire i terremoti Cosa pensano alcuni esperti sul tema della previsione/predizione Alcuni casi di previsioni improbabili Cosa fa l INGV e cosa fare nel futuro

3 Sul terremoto Cosa vuol dire: - Prevenire Indice - Predire/Prevedere (e Allerta precoce) Possibili precursori dei terremotiti Leggi statistiche riconosciute Scienziati e visionari Contributo INGV alla previsione i Conclusioni

4 Sul terremoto Il nostro pianeta Litosfera Mantello Nucleo Esterno Crosta Placche o zolle litosferiche Età di 4,6 miliardi di anni Nucleo interno Movimenti convettivi

5 Sul terremoto Cos è il terremoto Fenomeno naturale Movimento brusco del suolo scatenato dalla rottura in profondità nella crosta o nel mantello terrestre (fino a 700km) Espressione di vitalità del nostro pianeta (Tettonica, rotazione e Calore della Terra) Misura di un terremoto: Magnitudo (numero, Richter) o Intensità (gradi da I a XII Mercalli)

6 Sul terremoto Negli ultimi 100 anni, di tutti i morti dovuti ai fenomeni naturali (circa 6 milioni di morti) il 60% è causato dai terremoti: 3.6 milioni di morti! La previsione dei terremoti è una La previsione dei terremoti è una grande sfida scientifica.

7 Sul terremoto Grandi terremoti in Italia dal 1900 in poi (M>6) fonte: catalogo CPTI04 (INGV) Calabria, magnitudo settembre 1905 Messina e Reggio Calabria, magnitudo dicembre 1908 Avezzano e Marsica, magnitudo 7-13 gennaio 1915 Mugello (Firenze), magnitudo giugno g 1919 Garfagnana e Lunigiana, magnitudo settembre 1920 Vulture (Basilicata), magnitudo luglio 1930 Irpinia, magnitudo 6.2, 21 agosto 1962 Belice (Sicilia), magnitudo gennaio 1968 Friuli, magnitudo maggio 1976 Golfo di Patti (Sicilia), magnitudo aprile 1978 Irpinia, magnitudo ore 19:28 del 23 novembre 1980 Umbria e Marche, magnitudo ore 11:43 del 26 settembre 1997 L'Aquila, magnitudo 6.3 -ore 3:3232 del 6 aprile in 104 anni cioè 1 ogni 8 anni!

8 Prevenire Non sono i terremoti ad uccidere le persone, ma gli edifici mal costruiti Ospedale (L Aquila, 2009) Nicolas Ambraseys (1929-) (Imperial College, Londra) Prefettura (L Aquila, 2009)

9 Cosa vuol dire Prevenire Agire in modo da evitare od ostacolare qualcosa che può avere conseguenze negative Dizionario Zingarelli di Italiano Nello specifico: Leggi adeguate Costruire bene Istruire la popolazione Fare ricerca In Italia:

10 Prevenire Il compito del ricercatore: Indicare le zone sismiche più pericolose (mappa di pericolosità sismica) Il compito del politico e legislatore: - Promulgare leggi chiare per la nuova edilizia e per le vecchie costruzioni - Investire nella ricerca e nella prevenzione Il compito del costruttore: seguire scrupolosamente le norme antisismiche Il compito del comune cittadino: essere informato e preparato p

11 Cosa vuol dire Predire, Prevedere e Allerta precoce PREDIRE (to predict) capacità di calcolare esattamente tempo, località e dimensioni del terremoto atteso. Non è possibile PREVEDERE (to forecast) capacità di calcolare probabilisticamente tempo, località e dimensioni del terremoto atteso. E possibile ALLERTA PRECOCE (early warning) Allerta data dopo l inizio dell evento ma prima della fase distruttiva. E possibile

12 Allerta Precoce (Early Warning) Sulla base dei primi secondi dell arrivo dell onda P (non distruttiva) di una rete sismica i è possibile conoscere luogo e magnitudo del terremoto e quindi preavvertire la popolazione. Preavviso di alcuni secondi. da Zollo et al., GRL, 2009

13 Possibili precursori dei terremoti? ti? 1- attività sismica di energia medio-bassa; 2- variazione i di concentrazione del radon nell aria o nelle acque sotterranee; 3- emissioni i i elettro-magnetiche ti e acustiche; 4- deformazioni del suolo; 5- variazioni i i nelle velocità di propagazione delle onde sismiche; 6- variazioni i i di portata t delle sorgenti e di livello nei pozzi; 7- variazioni i i estese di temperaturat al suolo (potenzialmente rilevabili anche da satellite) 8- comportamento anomalo degli animali.

14 Radon: gas nobile radioattivo (tempo dimez. 3.8gg) che si forma per il decadimento dell uranio U 238 Prima osservazione: 1966 a Tashkent nell Uzbekistan; sensori radon in pozzo; magnitudo , Songan Pingwu (Cina) anomalie radon poi scossa M=7.2; quindi scosse più forti senza anomalie radon Fratturazione e/o riscaldamento della roccia aumento radon. Modello della dilatanza (primi anni 70).

15 Iniziano i guai con le misure continue di radon (Islanda, California) a partire dalla seconda metà degli anni 70. Sulla base di 30 anni di ricerche non ci sono conclusioni soddisfacenti Articolo scientifico del 2005 (Einarsson et al.) su dati in Islanda: relazioni non chiare tra emissioni di radon ed eventi sismici (solo 35% dei casi); grado di correlazione molto basso; il precursore non consente di stimare la dimensione dell evento. evento.

16 Altri possibili precursori? Precursori sismici: Aumento o Riduzione della sismicità. Ma 70% dell attività sismica di origine tettonica non è seguita da forti eventi (Sykes et al. 2001). In Italia tale percentuale e addirittura maggiore (>95%). Infatti, ad es.: anni 90 nel Forlivese e nelle Madonie, 2000 nei Mt. Simbruini-Ruffi, nel 2009 nel Reatino e Frusinate. Anomalie del campo elettro-magnetico: risultati molto controversi probabilmente perché S/R basso. Emissioni i acustiche: anche queste sono controverse (problema della skin-depth) Comportamento degli animali: difficilmente misurabile Grant, J. Zoology, 2010

17 Cina: una previsione riuscita ma tanti fallimenti! Unico caso spesso citato di previsione riuscita è quello del 4 febbraio 1975 in Cina ad Haicheng, circa 200 km ad est di Pechino. Nel corso del 1974 vennero registrate diverse scosse di M 5.0 e tutte localizzate nella regione di Haicheng. Nel gennaio 1975 si rilevano chiare anomalie nel livello dei pozzi, forti deformazioni i nel suolo, anomalie nei comportamenti degli animali. Ad un forte aumento di sismicità, si fa evacuare la popolazione p il 1 febbraio. La notte tra il 4 e il 5 febbraio 1975 avviene il terremoto con M=7.2. Si salvano così 150 mila persone da morte sicura.

18 Iniziano i fallimenti. L anno dopo, vicino ad Haicheng, nella località di Tangshan, avvenne un terremoto di M=7.8 che causò circa vittime. Senza chiari precursori, non fu dato l allarme: il direttore del servizio sismologico cinese fu messo in carcere per due anni, anche se, obiettivamente, in questo caso sarebbe stato impossibile poter prevedere il terremoto. Altri fallimenti: in Giappone e USA Previsto Parkfield nel TOKAY (mai Previsione avvenuto)- non previsto quello del accaduto 2011 nel 2004!

19 Alcune leggi di previsione statistica Su tutti i terremoti: Legge di Gutenberg-Richter (1954) Il rateo di occorrenza dei terremoti (numero di terremoti in un dato intervallo di tempo) in un data regione segue una legge esponenziale della magnitudo. (I terremoti deboli sono più probabili di quelli forti). Caso per sisma M=6.3 in Italia: capita con frazione 0.08/anno, cioè uno ogni 12 anni.

20 Altre leggi statistiche Sulle repliche: Legge di Omori (1894): legge di potenza inversa del rateo di occorrenza delle repliche Legge di Båth (1965): ΔM= M M main -maxm after 1.2±0.2 l l Per l Aquilano: ΔM = 1.0

21 Scienziati Scienziati e visionari In base a conoscenze e dati scientifici si pongono contro la previsione o sono possibilisti Visionarii i Sulla base di dati discutibili sono a favore della previsione, tra fiaschi e qualche (raro) colpo di fortuna

22 Scienziati contro Solo gli sciocchi e i ciarlatani predicono terremoti Charles F. Richter ( ) 1985) Sismologo americano Inventore della Magnitudo Locale M L e scopritore della più importante legge statistica sui terremoti. La regola (o presa in giro) di Richter: Qualsiasi terremoto accade entro tre mesi da un equinozio

23 Scienziati contro Non c è nessuna ragione di pensare che i terremoti possano essere previsti Robert Geller Sismologo americano Università di Tokyo I terremoti sono in uno stato di Criticità Autorganizzata: Modello del mucchietto di sabbia con valanghe imprevedibili Ma vedi anche Ramos et al., PRL, 2009

24 Scienziati contro Penso che prevedere i terremoti sia impossibile [oggi e sempre] Karen Felzer Sismologa americana dell USGS Piccolo e grande terremoto partono allo stesso modo: imprevedibile l entità del terremoto! Ipocentro Piccolo terremoto Grande Terremoto Piano di Faglia

25 Scienziati possibilisti La predizione dei terremoti è l elemento l chiave sia per la riduzione dei danni provocati dai terremoti ti che per la comprensione della dinamica della litosfera Vladimir Keilis-Borok (1921-) Univ. California. Ha introdotto l Earthquake Pattern Recognition Ma attenzione al Teorema Generalizzato di Ramsey: Vedere delle forme anche laddove non ci sono (es. raffigurazioni nelle nuvole)

26 Scienziati possibilisti La predizione dei terremoti? Sono incline nel dubitare, ma penso sia possibile. [..] Vale la pena continuare la ricerca. Susan Hough Sismologa americana USGS Autrice del libro: Predicting the unpredictable: the tumultuous science of earthquake prediction (2010)

27 Scienziati possibilisti Sono convinto che prevedere i terremoti ti un giorno sarà possibile: l apparente casualità dell occorrenza dei terremoti ti è dovuta più alla nostra attuale ignoranza Valeri A. Korneev Geofisico Univ. California Il lancio della moneta: quando la moneta è in aria con strumentazione adeguata si possono fare previsioni attendibili

28 Visionari /1,2 Bailey Willis ( ) Geologo Presidente della Società sismologica americana Pioniere di studi di tettonica Paladino della Prevenzione Poi tentò alcune previsioni nel 1926 non accadute Raffaele Bendandi ( ) sismologo autodidatta Maree, sole e terremoti (quasi) Successo terremoto Marche M5.6 2 gen 1924 Previsione apocrifa Terremoto Previsione apocrifa: Terremoto a Roma 2011

29 Visionari /3 Brian T. Brady ( ) geofisico teorico americano Terremoti/esperimenti su rottura rocce/teoria del punto critico Fiasco per un terremoto in Perù alla fine 1980 metà 1981 (previsione insieme a Spence, USGS, effettuata nel 1977)

30 Visionari /4,5 Iben Browning ( ) Biologo climatologo americano Maree terrestri, gravità e terremoti Fiasco dinewmadrid Madrid, 1990 James Berkland (1928 ) geologo g americano Terremoti, congiunzioni luni solari e smarrimento animali Successo di Loma Prieta, 1989 ma tanti insuccessi quello più recente a Marzo 2011 su un forte terremoto in California!

31 Cosa sta facendo e cosa ha fatto l INGV? La rete di monitoraggio io INGV e sua possibile estensione in mare e cielo Missione satellitare SWARM GEOSTAR

32 La Sala Operativa dell INGV

33 Mappa di pericolosità sismica L Italia (e l INGV) è all avanguardia avanguardia in questo settore. A partire dalla storia sismica di un area a si fanno valutazioni autazon di tipo tpo probabilistico per la previsione di un evento atteso. Valori di accelerazioni del suolo che hanno la probabilità del 10% di essere raggiunti nei prossimi 50 anni. Colori viola chiaro e scuro: accelerazioni massime attese dell ordine di g (misura di unità di accelerazione di gravità).

34 INGV Un altro esempio su tutti: Contributi INGV allo studio del terremoto dell Aquila 45 Articoli scientifici internazionali* con autori INGV negli ultimi 2 anni che hanno trattato vari aspetti del terremoto Aquilano: Aspetti sismologici (sorgente sismica, meccanica della faglia, stress e deformazione, effetti sito), paleosismologici, storici (terremoti storici passati), macrosismica, deformazione (GPS), aspetti fisico-teorici (Entropia, caos), telerilevamento (inversione dati da satellite), caratterizzazione magnetica (ULF), gravimetrica e geochimica rischio sismico, informazione e divulgazione * Fonte: Earth prints

35 Il miglior sito italiano sui terremoti & il miglior sito mondiale sui terremoti italiani: l l Il portale Bollettino sismico italiano: Dati sempre disponibili all esterno

36 Conclusioni 1/3 Se poniamo la domanda: Prevenire o prevedere i terremoti? come sola alternativa, la risposta è scontata: prevenire, perché prevedere i terremoti, nel significato di predire con precisione tempo, luogo e intensità dell evento sismico, oggi non n è possibile.

37 Conclusioni 2/3 Prevenire tuttavia non vuol dire smettere di fare ricerca che è alla base sia della prevenzione che della previsione i dei terremoti: ti nessuna delle due può prescindere dalla conoscenza del fenomeno terremoto. Oggi la ricerca ha prodotto la Mappa di pericolosità e ha individuato alcuni possibili precursori da studiare e approfondire (e.g. Cicerone et al., 2009)

38 Conclusioni 3/3 Investire in ricerca è quindi fondamentale e la nostra responsabilità di ricercatori ci impone di lavorare oggi per le scoperte di domani.

39 Grazie della vostra attenzione! Ringraziamenti a colleghi dell INGV (L. Beranzoli, G. Cianchini, R. Console, P. Favali, A. Frepoli, G. Iannaccone, A. Meloni, G. Selvaggi e a tutti coloro che raccolgono dati geofisici), dell Università di Chieti (P. Signanini, B. Di Sabatino t ) e a colleghi stranieri i (D.R. Barraclough, S. Crampin). Alcune diapo sono state riprese da un seminario di Paolo Gasparini (Univ. Napoli). Le foto di scienziati e visionari sono state trovate su siti di libero dominio del web.