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La mitigazione in tempo reale del rischio sismico Paolo Gasparini Presidente AMRA Scarl Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli Federico.

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Presentazione sul tema: "La mitigazione in tempo reale del rischio sismico Paolo Gasparini Presidente AMRA Scarl Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli Federico."— Transcript della presentazione:

1 La mitigazione in tempo reale del rischio sismico Paolo Gasparini Presidente AMRA Scarl Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli Federico II

2 La crescente urbanizzazione Source: National Geographic, Nov Numero di abitanti nelle città million Industrialized countries Developing countries All Da 8 Megacities nel 1950 a 60 nel 2015! Il Rischio è una quantità altamente dinamica Le Mega-cities sono diventate attrattori di Rischio. La mitigazione del rischio nelle grandi città ha bisogno della combinazione di: a)Azioni preventive a lungo termine b) Implementazione di sistemi di early warning che consentono una mitigazione in tempo reale

3 Un sistema rapido di risposta ai disastri idealmente consiste delle seguenti componenti Early Warning: azioni che vengono intraprese dopo che levento pericoloso è iniziato ma prima che esso colpisca lobiettivo da proteggere (lead time o «tempo di attesa»). Predizione (Prediction): capacità di valutare deterministicamente tempo, ubicazione e dimensione di un prossimo evento disastroso. Attualmente non è fattibile per alcun tipo di evento naturale. Previsione (Forecasting): capacità di valutare probabilisticamente tempo, ubicazione e dimensione di un prossimo evento disastroso. Supporto rapido alle decisioni (Rapid Support System): informazione fornita minuti dopo che levento ha colpito lobiettivo che consente di pianificare in tempo reale le azioni di risposta. Le informazioni generate dai sistemi di EW possono essere usate anche a questo scopo.

4 AUTOMATICHE TERREMOTI:dasecondi a decine di secondi TERREMOTI: da secondi a decine di secondi TSUNAMI:daminuti a ore TSUNAMI: da minuti a ore EVENTI METEOROLOGICI:daore a giorni EVENTI METEOROLOGICI: da ore a giorni ALLUVIONI E FRANE:da ore a giorni ALLUVIONI E FRANE: da ore a giorni ERUZIONI VULCANICHE:daore a settimane ERUZIONI VULCANICHE: da ore a settimane ALLERTA + INFORMAZIONE LEAD TIMES TIPICI AZIONI PIU SIGNIFICATIVE ALLERTA + INFORMAZIONE

5 Le onde contenenti gran parte dellenergia (S - Superficiali) sono più lente delle onde contenenti le informazioni (P) P S Time (s) Distance ( Km ) Early Warning Sismico (EEW)

6 Configurazioni dei sistemi di EEW REGIONALI: REGIONALI: i sensori circondano la sorgente sismica e trasmettono i segnali allobiettivo da proteggere Una rete per tutti gli obiettivi; tempi di attesa più lunghi; alto costo. A BARRIERA: A BARRIERA: i sensori sono ubicati tra la sorgente sismica e lobiettivo da proteggere Una rete per diversi obiettivi; tempi di attesa ridotti; alto costo. ON SITE: ON SITE: i sensori sono intorno o sul sito Un sistema per ogni obiettivo; tempi di attesa molto brevi; basso costo, manutenzione semplice.

7 I Sensori sismici rilevano le onde P di un terremoto in prossimità della sorgente. Un segnale di allerta viene trasmesso allobiettivo da proteggere. Lobiettivo è allertato da secondi a minuti prima dellarrivo delle onde distruttive. Esempio di sistema di EEW Regionale Destructive S waves (3.5 km/s) Transmitted information of seismic wave arrival (no delay) Target site Earthquake Seismic sensor

8 Tipico sistema di EEW a Barriera: il caso di Mexico City

9 30km Sistema di EEW On SITE La Centrale Nucleare di Ignalina

10 Propagation Detection Event Origin Real-Time Engineering for Risk Mitigation Actions Early Warning and Real-Time Engineering

11 Scala dei Tempi dellEEW Evacuazione di edifici Shut-down of sistemi critici Attivazione di sistemi di controllo strutturale STOP DEI TRENI minuti secondi Tempo Azioni Mappe di GA, e di danno atteso

12 RETI REGIONALI O A BARRIERA ESISTENTI ADATTE ALLEEW Japan Taiwan Mexico Turkey Romania Italy USA

13 Installati lungo tutta la linea Lalimentazione elettrica viene disattivata quando laccelerazione orizzontale supera un valore di soglia. Sismometri a barriera lungo la costa Tempo di attesa circa 15 secondi Sismometri di allerta Il sistema di EEW più sperimentato per proteggere lo SHINKAZE (UrEDAS)

14 In 13 anni sono stati dati 1713 EEWs basati sullinformazione proveniente da una sola stazione. 30 EEWs (1.75%) si sono dimostrati falsi allarmi. Solo 7 per M>4.5 Nessun caso di falso allarme quando i dati provenivano da almeno 2 stazioni Cause di errore M stimata Totale Difetti alla sensoristica e operazioni erronee EEW innescato da rumore Totale7 PERFORMANCE DEL SISTEMA

15 1)La Japan Meteorological Agency (JMA) DEVE emettere lEEW in tutti i casi in cui lo ritenga necessario. 2)Lorganizzazione in carica DEVE trasmettere lallarme alle organizzazioni preposte ed alla popolazione. 3)Tutti coloro che forniscono EEW a singole case ed edifici, DEVONO farlo secondo gli standard tecnici determinati da JMA. La modifica del Weather Service Law relativa allEEW è entrata in vigore il 1°Dicembre 2007

16 0 th issuance of EEW 1 st issuance of EEW 2 nd issuance of EEW N th issuance of EEW Rappresentazione grafica della Propagazione di unOnda Sismica e Earthquake Early Warning (EEW) rapidity accuracy

17 LEarly Warning nella Riduzione del Rischio Sismico Pre-Evento – Ingegneria delle decine di secondi: Pre-Evento – Ingegneria delle decine di secondi: Limitare lesposizione; Azioni specifiche e Sistemi di Protezione; Aumentare la resilienzia; Ridurre la vulnerabilità. Post-Evento: Post-Evento: Gestione dellemergenza (mappe di scuotimento in tempo reale, mappe di danno atteso); Direttive di intervento strutturale.

18 OBIETTIVI DI PROGETTO OBIETTIVI DI PROGETTO False Alarm Probability Lead Time Performances/ Consequences Low Perception Impact(e.g. Elevetor) Low Perception Impact (e.g. Elevetor) Medium Perception Impact (e.g.Trasportation Interruption High Perception Impact (e.g. Lifelines Interruption )

19 Requisiti di Ingegneria dellEEWS Valutazione quantitativa del rischio sismico in tempo reale (perdite per applicazioni specifiche) Time dependent decision making (quantificazione del trade-off tra lead-time e i costi di allarmi mancati/falsi) Sistema strutturale automatico di decisione/controllo Consequence-based approach

20 Perdita Economica Attesa vs. Intensità di Scuotimento al Suolo Perdita Attesa [] Intensità di Scuotimento al Suolo No alarm Alarm Soglia di Allarme Ottimale Iervolino et al., 2006, Expected loss-based alarm threshold set for Earthquake Early Warning Systems,EESD, (modificato)

21 Vantaggi LEEW è uno strumento utile per la prevenzione di eventi pericolosi a cascata derivanti dallattività umana (incendi, incidenti industriali, fuga di sostanze tossiche, ecc.); LEEW può essere usato per allertare zone a rischio da altri eventi naturali innescati dal terremoto (frane, tsunami, after-shocks…); LEEW può permettere levacuazione di edifici notevolmente danneggiati prima del loro collasso; LEEW può permettere di mantenere operativi edifici strategici.

22 Una efficace applicazione dei sistemi di EEW richiede: Uno studio dettagliato della diffusione della informazione a tutti i livelli; Un programma esteso di educazione della popolazione e di formazione di amministratori e operatori; Soluzione di problemi normativi e legali.

23 FP6-Global-4SAFER S eismic e A rly warning F or E u R ope STREP Project Lead partners: GFZ – Postdam (Germany) AMRA Scarl (Italy) NOA – Athens (Greece) 23 Partners from 15 countries Supported by: Eureopean Commission One of Safer Project objectives is the reduction of seismic risk in: Athens Bucharest Cairo Istanbul Naples

24 Rete sismica AMRA per applicazioni di allarme sismico preventivo nella Regione Campania Stazioni sismiche Centri Controllo dati (LCC)

25 MAPPE DI LEAD TIME E AZIONI POSSIBILI

26 ERGO - E A R LY WARNIN G DEM O E un visualizzatore grafico che illustra il funzionamento di un sistema di Early Warning Sismico. Il sistema visualizza, tramite mappe geografiche e semplici ed intuitive rappresentazioni grafiche, le informazioni rilevanti sulle caratteristiche dei terremoti che avvengono nellarea di interesse In modalità tempo quasi-reale si basa sui dati della rete sismica ISNet sviluppata per il monitoraggio dei terremoti ed applicazioni di Early Warning nella regione Campania. In modalità di play-back, consente di riprodurre lanalisi di terremoti del passato attraverso le sue registrazioni digitali. Il visualizzatore è stato realizzato da AMRA Scarl nellambito di un progetto pilota finanziato dal Settore di Protezione Civile della Regione Campania

27 ERGO - E A R LY WARNIN G DEM O

28 1°Pannello - Monitoraggio in tempo reale ed identificazione dellevento. Andamento temporale dellaccelerazione del moto del suolo. 2° Pannello - Stima in tempo reale dei parametri caratteristici dellevento sismico Una volta identificato levento, viene mostrata levoluzione nel tempo della stima della localizzazione e della stima della magnitudo. 3° Pannello - Regional Early Warning (PGA and Lead Time Map) Il pannello mostra i tempi disponibili per lallerta sismica preventiva (in sec) e le ampiezze di picco di accelerazione predetti a scala regionale. 4° Pannello - Visualizzazione del livello di allerta al sito di installazione (Target Specific Alert) Il quarto pannello mostra la valutazione della pericolosità in tempo reale al sito di installazione relativamente a terremoti con M>3. Le stime di localizzazione e magnitudo realizzate a partire dalla dichiarazione di un nuovo evento sismico vengono usate per stimare la probabilità che la massima accelerazione del suolo superi al sito un valore critico. ERGO - E A R LY WARNIN G DEM O


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