Evento Sismico della Lunigiana (Massa-Carrara) 21/06/2013, ore 10:33:57 UTC, M L INGV =5.2 -Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale
Indice Localizzazione Sequenza sismica in Lunigiana Contesto sismotettonico Carta strutturale dei bacini Lunigiana- Garfagnana Pericolosità sismica dell area Mappe di scuotimento Forme d onda e spettri Parametri di sorgente e meccanismo focale Magnitudo Durata Performance del sistema di Early Warning
Localizzazione L evento sismico è stato registrato dalla rete sismica ISNet il 21 Giugno 2013 alle ore 10:33:57 UTC (ora locale 11:33:57). La magnitudo locale M L dell evento stimata con i soli dati della rete ISNet è uguale a 4.6 +/- 0.2, mentre la magnitudo momento Mw è uguale a 5.0 +/- 0.2 Stazioni della rete ISNet
Localizzazione Il terremoto è stato localizzato dalla Rete Sismica Nazionale dell'ingv nel distretto sismico: Alpi_Apuane. La magnitudo locale calcolata dall INGV è 5.2 LAT ( N) LON ( E) Z (km) M INGV L 44.15 10.14 5.1 5.2
SEQUENZA SISMICA in LUNIGIANA dal 21/06/2013 alle ore 12:00 (UTC) del 24/06/2013 Distribuzione epicentrale dei terremoti con meccanismo focale degli eventi principali aventi magnitudo (Ml) compresa tra 3.6 e 5.2.
CONTESTO SISMOTETTONICO Area interessata dalla sequenza sismica in Lunigiana Brozzetti et al., 2009 L area interessata dalla sequenza sismica è caratterizzata da un sistema estensionale controllato da un detachment est immergente, a basso angolo, noto come Etrurian Fault System (EFS). Tale sistema si estende da nord a sud, dai bacini estensionali della Lunigiana Garfagnana fino al bordo occidentale del bacino del Tevere, per una lunghezza di circa 350 km in direzione NNW-SSE (Boncio et al, 2010).
CARTA STRUTTURALE DEI BACINI DELLA LUNIGIANA E GARFAGNANA Modificata da Di Naccio et al., in stampa L evento principale di magnitudo 5.2 è avvenuto secondo un meccanismo di rottura di tipo distensivo con una piccola componente trascorrente, lungo un piano di faglia con direzione ENE- WSW. Il piano sismico preferenziale sembrerebbe avere un immersione a NW, un inclinazione di circa 50 e sembrerebbe far parte di una transfer-zone situata in prossimità del settore settentrionale delle Alpi Apuane. Questa zona collega due segmenti dell EFS: quello a nord della Lunigiana con quello a sud della Garfagnana.
Pericolosità sismica Pericolosità sismica dell area epicentrale (GdL, MPS, 2004; rif. Ordinanza PCM del 28 aprile 2005, n.3519, All. 1b) dalla quale si rileva che l area in cui è avvenuto il terremoto è a media pericolosità. Mappa di pericolosità sismica del territorio (fonte INGV, http://esse1- 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 3.2.1 del D.M. 14.09.2005). La stella indica la posizione epicentrale dell evento della lunigiana (Massa- Carrara).
Mappe di scuotimento La massima accelerazione e velocità del moto del suolo (PGA e PGV rispettivamente) sono state registrate alla stazione di FVZ, Fivizzano (Massa- Carrara), del DPC, Dipartimento Protezione Civile, distanza epicentrale di 11.1 km, e sono pari a 22.6 (%g) e 5.73 cm/s. Mappe di scuotimento per la PGA (a sinistra) e la PGV (a sinistra) in area epicentrale.
Mappe di scuotimento L intensità strumentale nell area epicentrale corrisponde al VI grado della scala Mercalli Modificata (fino a circa 30 km dall epicentro) Mappa delle intensità strumentali dedotta dai valori di PGA e PGV registrati nell area epicentrale
Forme d onde e spettri L evento è stato registrato da 21 stazioni della rete ISNet. La stazione più vicina all epicentro è NAPI (Complesso Universitario Monte Sant Angelo, Napoli) ad una distanza epicentrale di 495 km; la stazione più lontana è MRN3 (Marsico Nuovo, Potenza) ad una distanza epicentrale di 619 km. Esempi di sismogrammi registrati alle componenti verticali delle stazioni velocimetriche 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 integrazione di dati velocimetrici, normalizzati per la distanza ipocentrale e convertiti in magnitudo momento. La stima media ottenuta per la magnitudo momento è di 5.0 con una deviazione standard pari a 0.2.
Parametri di sorgente I parametri di sorgente, il momento sismico Mo, dimensione lineare della frattura e rilascio di sforzo statico, sono stati stimati dall inversione degli spettri di spostamento delle onde S. Calcolando lo spettro di Fourier delle componenti orizzontali, per le onde S viene determinato lo spettro del modulo sul quale viene eseguita l'inversione, mediante la tecnica non lineare di Levenberg- Marquardt. A partire dalle stime della frequenza d angolo e del livello asintotico a bassa frequenza, viene calcolato il raggio sorgente Ro (assumendo una frattura circolare) e lo stress drop Δσ (Brune, 1970). LAT ( N) LON ( E) Z (km) ML Mw Mo (Nm) Fc (Hz) Ro (m) Δσ (MPa) 41.150 10.140 5.1 5.2 5.0 4.4e16 0.5 1556 0.3
Magnitudo Durata La magnitudo Durata è stimata utilizzando la misura della durata dei segnali registrati. La durata è definita come il tempo a partire dal quale l ampiezza del segnale diventa paragonabile al rumore pre-evento. Per la misura della durata alla rete ISNet si utilizzano gli inviluppi delle forme d onda velocimetriche registrate a ciascuna stazione. La figura a lato mostra alcuni esempi degli inviluppi delle tracce utilizzate per questo evento.
Magnitudo Durata La magnitudo durata è calcolata con la legge: Md = -4.99 ( 0.28) + 4.53 ( 0.17) * log (τ) Dove τ rappresenta la durata in secondi ottenuta come media delle durate misurate a ciascuna stazione. Questa legge è calibrata solo per eventi accaduti dentro la rete ISNet e richiede l aggiunta di un termine correttivo per la distanza, per includere eventi lontani. Per questo evento si trova: < Τ > = 322 s Md = 6.4 (±0.2)
Magnitudo Durata 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. Il trend dei residui (Md - ML) in funzione della distanza indica consente di discriminare i due casi. La differenza Md - ML diminuisce quando la distanza di prova aumenta, ad indicare che l evento è lontano dalla rete. Magnitude residuals vs. distance, Station SSB
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.
Simulazione offline dell Early Warning On-site 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 successive slide mostrano le misure di Pd e τc a due istanti di tempo differenti 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 e dopo 3 secondi ciascuna stazione si colora in base al proprio livello di allerta.
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
Simulazione offline dell Early Warning On-site
Simulazione offline dell Early Warning On-site
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., Del Gaudio S., Elia L., Martino C., Orefice A., Scala A., Serlenga V., Zollo A. con la collaborazione dell intero gruppo RISSC-Lab. Link utili: ISNet Bulletin http://isnet.na.infn.it/cgi-bin/isnet-events/isnet.cgi PRESTo Bulletin http://isnet.na.infn.it/prestoweb/bulletin.php ISNet http://isnet.fisica.unina.it/ RISSC-lab http://www.rissclab.unina.it/