Progetto Reluis 2005-2008 Assemblea annuale Parametri sismici per early warning in Campania LineaTematica9 coord. Prof. Paolo Gasparini V. Convertito, G. Iannaccone e A. Zollo
Unità di ricerca UR9 - Dipartimento di Scienze Fisiche (UniNa) Stima in tempo reale dei parametri di sorgente dei terremoti ed analisi dell affidabilità probabilistica per applicazioni early warning Responsabile: Prof. Aldo Zollo UR7 Osservatorio Vesuviano-Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Stima delle mappe di scuotimento del suolo in tempo quasi reale Responsabile: Prof. Giovanni Iannaccone
SAMS: Rete Sismica Seismic Alert Management System for the Campania Region Prototipo di sistema per l allerta sismico preventivo
Configurazione sistema trasmissione dati
Output di un sistema EW Localizzazione (R) (real-time) Problema concettualmente semplice, tecniche standard in via di sviluppo, precisione elevata. Magnitudo (M) (real-time) Problema concettualmente difficile, regressioni empiriche su osservabili di misura complessa, precisione bassa. Mappe di scuotimento (near real-time) Problema concettualmente semplice, relazioni di attenuazione, tecniche di interpolazione. Distribuzioni di probabilità evolutive su M ed R (real-time) Problema concettualmente semplice ma di interesse per analisi di rischio in tempo reale.
UR 9 Obiettivi Localizzazione in tempo reale: tecnica evolutiva. Stima della magnitudo in tempo reale: relazione empirica. Affidabilità delle stime: analisi delle incertezze.
Localizzazione in tempo reale Non appena la prima stazione A registra l evento (t A = t now ), possiamo introdurre un primo vincolo per la posizione ipocentrale. Essa sarà associata ad una funzione densità di probabilità (pdf) definita in un volume detto cella di Voronoi (regione delimitata da superfici isocrone fra coppie di stazioni). Man mano che il tempo t now avanza, abbiamo a disposizione una nuova informazione: le stazioni che non hanno ancora registrato l evento possono farlo solamente per tempi successivi a quello attuale (t > t now ). Allorché una seconda stazione B registra l evento, possiamo costruire una superficie isocrona per la coppia di stazioni A-B. Tale superficie potrà essere definita per ciascuna coppia di stazioni attivate dal terremoto. Sommando le superfici: f R ν1, ν 2,..., ν ν ( rν )
Stima della magnitudo in tempo reale Uso dell informazione proveniente dai primi secondi sia delle onde P sia delle onde S per la stima della magnitudo in tempo reale. Idea: Correlare i picchi di ampiezza e la magnitudo in finestre di tempo crescente mediante una regressione.
Misure delle ampiezze di picco Componente orizzontale Componente verticale H(t)= NS 2 (t)+ew 2 (t) Accelerazione filtrata passa bassa a 3Hz registrata alla stazioni di Bagnoli (1980, Irpinia Eqk, Ms=6.9) Distanza epicentrale: 20 Km
Log(PGD_10km) vs Magnitude ( 10 PGD km ) ' ' = A B M log + t ν ( m PGD PGD PGD ) f,..., M PGD PGD PGD 1, 2 1, 2,..., ν
UR - 7 Obiettivi Nei minuti che seguono l evento sismico, le informazioni circa il terremoto acquisite dalla rete sismica (magnitudo, localizzazione, direttività ) saranno elaborate per fornire mappe di predizione dei principali indici di scuotimento del suolo. La scala temporale di interesse è il near real-time.
UR - 7 I parametri di interesse ingegneristico : Parametri di picco: Pga, Pgv, Pgd Parametri spettrali: Pseudo Acc, Pseduo Vel., Pseudo Spost. Parametri integrali: Intensità di Arias, Intensità di Housner, Cav Problematiche: Scelta dello strumento da utilizzare per la stima del moto forte del suolo nelle aree non coperte dalla rete sismica Tecnica di interpolazione
Relazione di attenuazione per l Appennino Campano-Lucano Nel caso della generazione di mappe di scuotimento in tempo reale o quasi reale lo strumento utilizzato per la stime del moto del suolo nelle aree non coperte dalla rete sismica è rappresentato dalle relazioni di attenuazione: Calcolo di una relazione di attenuazione per l Appennino Campano-Lucano: problema dell host-to-target.
Relazione di attenuazione per l Appennino Campano-Lucano Analisi del data-base forme d onda terremoti Irpinia (dal 1988 al 2003) 1. Forme d onda (velocità) di eventi con magnitudo compresa fra 1,5 e 4,5 registrati dalla rete dell INGV registrati ad almeno 6 stazioni. 2. Inversione spettrale per ricavare le caratteristiche della sorgente e del mezzo di propagazione (Mo, Δσ, Q). 3. Regressione multiparametrica (lineare) per ricavare una relazione di attenuazione regionale utilizzando dati reali e dati sintetici.
Analisi di regressione Modello di attenuazione 2 log10 Pgx = a + bm + c log10 R + h Coefficienti della regressione 2 ± ε f ( Pgx M, R) Pgx a b c h ε PGA (m/s 2 ) -0.664 ± 0.008 0.379 ± 0.001-1.205 ± 0.001 5.5 0.164 PGV (m/s) -3.26 ± 0.01 0.569 ± 0.002-1.206 ± 0.001 5.0 0.177
M = 7.0 M = 6.0 M = 5.0 I quadrati grigi rappresentano i dati sintetici generati con la procedura di Boore (1983). Le croci rappresentano i dati relativi al terremoto Irpino del 23 Novembre 1980 (M 6.9) e due repliche: 01 Dicembre 1980/19:04 M 4.6 16 Gennaio 1981/00:37 M 4.7 Linee continue: Relazioni trovate in questo lavoro Linee punteggiate: Relazioni proposta da Sabetta e Pugliese 1996 Linee tratteggiate: Relazioni proposte da Campbell 1997
UR9, UR7 UR1 Pdf delle distanze epicentrali f R ν1, ν 2,..., Pdf della magnitudo ( rν ) Pdf dei parmaetri del moto del suolo ν ν f M τ1, τ 2,..., τ ν ( mτ ) ν f ( Pgx m, r)
Obiettivi futuri Testing della tecnica di localizzazione e di stima della magnitudo real-time Estensione della relazione di attenuzione locale a parametri spettrali Caretterizzazione delle Pdf per il sistema SAMS Svilluppo di una nuova tecnica di interpolazione 2D per le mappe di scuotimento.