Livello di prevedibilità dei terremoti alla luce della recente sequenza sismica abruzzese culminata con l evento del 6/4/2009

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1 Pereto, 8 Agosto 2009, ore 16:00 Livello di prevedibilità dei terremoti alla luce della recente sequenza sismica abruzzese culminata con l evento del 6/4/2009 Angelo De Santis, Roma Università G. D Annunzio, Chieti desantisag@ingv.it

2 Quello che dirò 1) Previsione -Importanza del dato (monitoraggio e database) - Previsioni/Predizioni - Precursori - Una previsione riuscita e molte fallite. 2) La recente sequenza sismica dell Aquilano Si poteva prevedere? Ci ha insegnato/insegna qualcosa in più? 3) Riflessioni e conclusioni

3 Previsione di un 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 grande sfida scientifica.

4 Per prevedere il futuro bisogna ricordare il passato e monitorare il presente - Rete di Monitoraggio fitta, continuativa e centralizzata - Database completo e attendibile Per cogliere le eventuali anomalie precedenti il terremoto, bisogna misurare più parametri e utilizzare tecniche avanzate - Analisi statistica sistematica, multiparametrica e integrata (sistemica)

5 La rete di monitoraggio INGV e sua possibile estensione in mare e cielo GEOSTAR Missione satellitare SWARM

6 La Sala Operativa dell INGV

7 Grandi terremoti in Italia dal 1900 in poi (M>5.5) Messina e Reggio Calabria, magnitudo dicembre 1908 Avezzano e Marsica, magnitudo 7-13 gennaio 1915 Mugello (Firenze), magnitudo giugno 1919 Garfagnana e Lunigiana, magnitudo settembre 1920 Vulture, magnitudo luglio 1930 Belice, magnitudo gennaio 1968 Friuli, magnitudo maggio 1976 Irpinia, magnitudo ore 19:28 del 23 novembre 1980 Livorno e Pisa - Due scosse di magnitudo 5.7 e aprile1984 Umbria e Marche, magnitudo ore 11:43 del 26 settembre 1997 Palermo, magnitudo ore 3:21 del 6 settembre 2002 Molise, San Giuliano di Puglia (CB), magnitudo ore 11:32 del 31 ottobre 2002 L'Aquila, magnitudo ore 3:32 del 6 aprile in 101 anni cioè 1 ogni 8 anni circa!

8 1- Predizione (prediction): è la capacità di calcolare esattamente tempo, località e dimensione di un evento atteso (previsione deterministica). Non è possibile. 2- Previsione (forecasting): è la capacità di calcolare probabilisticamente tempo, località e dimensione di un evento atteso (previsione probabilistica). E possibile. 3- Allerta precoce (early warning): allerta data dopo l inizio dell evento e prima della fase distruttiva per intraprendere azioni di protezione. E possibile.

9 Precursori dei terremoti I fenomeni più comunemente identificati come possibili precursori sono: 1- attività sismica di energia medio-bassa; 2- variazione di concentrazione del radon nell aria o nelle acque sotterranee; 3- emissioni elettro-magnetiche e acustiche; 4- deformazioni del suolo; 5- variazioni nelle velocità di propagazione delle onde sismiche; 6- variazioni di portata delle sorgenti e di livello nei pozzi; 7- comportamento anomalo degli animali.

10 Radon: gas nobile radioattivo 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; successivamente scosse più forti senza anomalie radon. Fratturazione della roccia, aumento radon. Riscaldamento della roccia, aumento radon. Modello della dilatanza (primi anni 70).

11 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 Lavoro USA pubblicato nel 2005: relazioni tra emissioni di radon ed eventi sismici non chiare; grado di correlazione molto basso; il precursore non consente di predire la dimensione dell evento.

12 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 magnitudo intorno a 5.0 e tutte localizzate nella regione di Haicheng. Nel gennaio 1975 si rilevano chiare anomalie nel livello dei pozzi e forti deformazioni nel suolo. Ad un forte aumento di sismicità, si fa evacuare la popolazione il 1 febbraio. La notte tra il 4 e il 5 febbraio avviene il terremoto con M=7.2. Si salvano così 150 mila persone da morte sicura.

13 Pochi mesi 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 molto difficile poter prevedere il terremoto. Nello stesso anno, l 8 aprile 1976, a Tashkent ci fu un terremoto di M=6.2 preceduto anche qui da precursori poco chiari e poco utilizzabili.

14 Il caso del Giappone: altri fallimenti. 1978: termina con risultati deludenti il primo progetto sulla previsione dei terremoti in Giappone iniziato nel Ma molte risorse di questo paese vengono ancora dedicate a questa ricerca.

15 USA: fine anni 70, California, comincia il progetto Parkfield. Parkfield: settore della faglia di San Andreas con terremoti tra loro simili che si ripetono circa ogni 30 anni (periodo di ritorno; l ultimo nel 1966). Previsione: tra il 1985 e il 1999 sarebbe avvenuto un terremoto di M=6.0 con la probabilità del 90%. Una quasi certezza! Il terremoto avviene a Parkfield nel 2004 senza il manifestarsi di precursori significativi.

16 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.

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

18 Previsione del recente terremoto nell Aquilano 1. Qualcuno ha previsto il terremoto del 6 Aprile 2009 in Abruzzo? 2. Ci sono stati precursori prima del terremoto grazie ai quali lo si poteva prevedere? 3. Cosa sta facendo e cosa ha fatto l INGV nel campo della previsione dei terremoti?

19 1. Qualcuno ha previsto il terremoto del 6 Aprile 2009 in Abruzzo? No. Il terremoto dell'abruzzo non è stato previsto (in termini deterministici) da nessuno, né in Italia né in nessun altro paese del mondo. L'unica previsione (dichiarata e poi smentita da G. Giuliani) si riferiva ad un altra località (Sulmona) distante circa 50 km dall area epicentrale del terremoto del 6 aprile, e ad un altro giorno (una settimana prima).

20 2. Ci sono stati precursori prima del terremoto grazie ai quali si poteva prevedere (in modo deterministico) il terremoto? La risposta sintetica è no. Si è discusso molto di due possibili precursori: 1) le emissioni di radon, e 2) la sismicità definita da alcuni come "anomala" e quindi come un potenziale precursore. Non sono stati rilevati precursori anomali inequivocabili ma lo studio della sequenza abruzzese e di altri dati (per es. magnetici) ci permetterà di migliorare le modalità di individuazione della loro eventuale presenza.

21 3. Cosa sta facendo e cosa ha fatto l INGV nel campo della previsione dei terremoti? A partire dalla storia sismica di un area si fanno valutazioni di tipo probabilistico per la previsione di un evento atteso. L Italia (e l INGV) è all avanguardia in questo settore. Mappa di pericolosità sismica. 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).

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

23 Altri studi Studi della deformazione pre-post sismica da satellite (GPS & SAR) Tecniche di analisi sofisticate per lo studio di Deformazione cumulata & Entropia INGV meeting, Geometry, Energy and Entropy of Abruzzo seismic series in 2008/2009 De Santis A. 1,2, Cianchini G. 1, Qamili E. 1,3, Frepoli A Normalised Shannon Entropy Given Given a probability distribution p i associated i with with N possible states, states, then then Normalised Shannon Entropy Entropy H is is 1 N H() t = pi() t log pi() t log i= 1 N i i p i = 0 def p ln p = 0 p 1 i i = Potentiality for some level of predictability? 1 Roma (Italy) 2 Università G. D Annunzio, Chieti (Italy) 3 Scuola di Dottorato in Scienze Polari,Università degli studi di Siena, Siena (Italy) da De Santis et al., in preparazione

24 Analisi combinata di più precursori. Benjoff strain and em radiation release 9 days before the main shock Un analisi combinata (per es. tra dati sismici e magnetici) potrebbe portare a risultati migliori. From Kawada et al., 2007 Main shock Athens, 7 September 1999, M w =6.0 da Kawada et al., 2007

25 Riflessioni e Conclusioni Diceva il grande fisico danese Niels Bohr: Prevedere e difficile, specialmente il futuro. Dopo un fatto disastroso (quale è il terremoto) parecchi dicono di averlo previsto, molti lo studiano, ma veramente pochi lo comprendono. La comprensione del fenomeno richiede tempo, impegno, risorse e cautela.

26 Messaggio finale Il terremoto è un fenomeno complesso che interessa molti parametri fisici, chimici diversi con effetti le cui ricadute sono di tipo sociale, economico e storico. E tempo che il suo studio sia inquadrato in una cornice più ampia, geosistemica in cui il Sistema Terra viene visto nel suo insieme, cioè da un punto di vista olistico: tutto è connesso e niente avviene senza intaccare il resto. Solo un approccio multiparametrico, inter- & trans-disciplinare può risultare vincente. Senza dimenticare infine l importanza della prevenzione per la mitigazione del rischio!

27 Ringraziamenti Nessun lavoro può essere realizzato senza il contributo di chi ti sta vicino, per cui ringrazio alcuni colleghi dell INGV (G. Cianchini, E. Qamili, A. Frepoli, P. Favali, L. Beranzoli) e dell Università di Chieti (P. Signanini, B. Di Sabatino, M. Rainone) Ringrazio infine gli organizzatori di questo convegno e il pubblico che ha avuto la pazienza di ascoltarmi fino ad ora.