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P. Pierri (1), V. Del Gaudio (1), G. Calcagnile (1,2) Ridefinizione della zonazione sismogenetica della Puglia settentrionale e implicazioni per le stime.

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1 P. Pierri (1), V. Del Gaudio (1), G. Calcagnile (1,2) Ridefinizione della zonazione sismogenetica della Puglia settentrionale e implicazioni per le stime di pericolosità (1) Dipartimento di Geologia e Geofisica - Università degli Studi di Bari (2) Osservatorio Sismologico - Università degli Studi di Bari

2 Valutare le implicazioni di un quadro sismotettonico regionale alternativo sulle stime di pericolosità sismica ottenendo mappe di hazard in PGA 0.10,50 basate su una zonazione sismogenetica modificata localmente nel Nord della Puglia (denominata ZNA), rispetto a quelle ottenute con la zonazione nazionale di riferimento (ZS9). SCOPO Valutare se tali implicazioni sono significative in confronto alleffetto di altri fattori di incertezza epistemica esistenti nel calcolo dei tassi di sismicità che, pertanto, sono stati calcolati tramite un approccio ad albero logico con 8 rami.

3 Del Gaudio V., Pierri P., Frepoli A., Calcagnile G., Venisti N., Cimini G.B.; 2007: A critical revision of the seismicity of Northern Apulia (Adriatic Plate – Southern Italy) and implications for the identification of seismogenic structures. Tectonophysics, 436, 9-35. In un recente studio lintegrazione di dati storici, strumentali e di informazioni geologico-strutturali ha fornito dei vincoli per lindividuazione delle strutture sismogenetiche responsabili dei principali terremoti avvenuti nel nord della Puglia. MOTIVAZIONI I risultati indicano che in tale area esistono significative differenze di comportamento sismico tra Gargano, Tavoliere e Molise sud-orientale, in discordanza con lassunzione di una sola zona sismogenetica (come in ZS9).

4 1=Zona basso Fortore - Lesina - Tremiti; 2=Promontorio del Gargano; 3=Avanfossa del Tavoliere; 4=Sub-Appennino Dauno - Molise sud-orientale

5 PROBLEMA Base statistica debole per il calcolo dei tassi di sismicità partendo solo dai dati del catalogo storico. Per avere una maggiore robustezza di stima dei tassi di sismicità, questi sono stati ricavati integrando dati di sismicità storica (CPTI04) e strumentali. SOLUZIONE Sono stati utilizzati 2 cataloghi strumentali previa loro declusterizzazione; sono state testate 2 differenti tecniche di declustering.

6 CATALOGO 1: 1985 - 1996 CSTI 1997 - 2004 Bollettino sismico on-line INGV CATALOGO 2: 1985 - 2002 CSI 2003 - 2004 Bollettino sismico on-line INGV DECLUST 1: Procedura di declust. REASENBERG (1985) DECLUST 2: Procedura di declust. DECLPOI GUT-RICH 1: Metodo Least Square GUT-RICH 2: Metodo Maximum Likelihood

7 PROCEDURA DECLUSTERING 1: REASENBERG Frazione cumulativa delle frequenze dei tempi di intervento 1271 eventi residui P = 1 e λT I risultati mostrano che si ha ancora un eccesso di tempi di inter-evento brevi e un deficit di quelli più lunghi rispetto a quanto atteso per una distribuzione poissoniana avente lo stesso tempo medio di inter-evento.

8 Frazione cumulativa delle frequenze dei tempi di intervento CSI – 1789 eventi P = 1 e λT E basata su un confronto tra la distribuzione cumulativa delle frequenze dei tempi di inter-evento nel catalogo e la distribuzione poissoniana attesa avente lo stesso tempo medio di inter-evento; sulla progressiva rimozione degli eventi che determinano, nella distribuzione temporale, tempi di inter-evento con frequenza maggiormente discordante da quella di una distribuzione poissoniana. PROCEDURA DECLUSTERING 2: DECLPOI

9 ORIGDECLPOIREASENBERG CAT. N. ev Rem.Res.ClusterN. /clustRem.Res.ClusterN. /clust CSTI 1789 11796101717.944213473414.0 CSI 1789 11756141678.051812712620.9 CSTI RISULTATI DECLUSTERING CSI

10 ELABORAZIONI GUTENBERG-RICHTER

11 RISULTATI GUTENBERG-RICHTER I coefficienti a e b della G-R sono stati calcolati con LS e ML sullinsieme dei dati storici e dei dati strumentali declusterizzati con 2 tecniche. ZONE M SOURCE DECL. PROCED. LSMLM a conf. int. a b conf. int. b R2R2 a conf. int. a b conf. int. b 1 CSTI DECLP 4.073.75 - 4.390.640.56 - 0.720.953.893.81 - 4.000.570.53 - 0.62 REAS 4.424.12 - 4.720.720.64 - 0.790.964.164.12 - 4.280.600.58 - 0.66 CSI DECLP 3.943.55 - 4.330.630.53 - 0.720.923.913.83 - 4.010.600.56 - 0.66 REAS 4.314.00 - 4.630.700.63 - 0.780.954.304.23 - 4.390.690.65 - 0.74 4 CSTI DECLP 4.093.48 - 4.700.730.58 - 0.890.884.484.33 - 4.640.880.81 - 0.96 REAS 4.674.14 - 5.210.850.72 - 0.990.925.235.12 - 5.361.071.01 - 1.13 CSI DECLP 3.673.17 - 4.160.630.50 - 0.770.884.344.18 - 4.510.910.82 - 1.00 REAS 4.223.64 - 4.810.740.58 - 0.910.885.145.01 - 5.281.121.05 - 1.19 a DECLP < a REAS e b DECLP < b REAS effetto del maggior numero di eventi di bassa magnitudo rimasti con REAS. Z1 e Z2 b LS b MLM e a LS a MLM Z3 e Z4 b LS < b MLM e a LS < a MLM

12 Dai coefficienti a e b si sono ricavati i tassi di sismicità (numero di eventi attesi in differenti intervalli di magnitudo tra 4.7 e 6.9 in 100 anni). RISULTATI TASSI DI SISMICITA ZM.S. DECLUST. PROCED. G-R MAGNITUDE CLASSES 4.74.95.15.35.55.75.96.16.36.56.76.9 1 CSTI DECLP LS 3.382.511.871.391.040.770.570.430.320.240.180.13 MLM 4.363.352.581.991.531.180.910.700.540.410.320.25 REAS LS 3.772.711.951.401.010.730.520.380.270.190.140.10 MLM 5.824.393.322.501.891.431.080.810.610.460.350.26 CSI DECLP LS 2.862.141.611.200.900.680.510.380.280.210.160.12 MLM 3.362.551.931.461.110.840.640.480.370.280.210.16 REAS LS 3.332.411.741.260.910.660.480.350.250.180.130.09 MLM 3.712.701.971.431.040.760.550.400.290.210.160.11 tassi CSTI > tassi CSI Z1-Z2: tassi LS tassi ML alle basse M: tassi DECLP tassi REAS

13 log PHA = a + b M - c log (R 2 + h 2 ) ½ + e S ± a = -1.845 0.169 b = 0.363 0.029 c = 1 h = 5.0 1.6 e = 0.195 0.049 = 0.19 ELABORAZIONI SEISRISK III Passo in latitudine e in longitudine 0.05° Mappe di PGA 0.10,50 con le mediane pesate

14 Approccio ad albero logico costituito da 8 rami 8 combinazioni per il calcolo dei tassi di sismicità per entrambe le zonazioni (ZNA e ZS9).

15 ZONAZIONE ZNA Differenza massima 0.10 g MINIMI valori di PGA tra quelli ottenuti con le 8 combinazioni MASSIMI

16 ZONAZIONE ZS9 Differenza massima 0.08 g MASSIMI MINIMI valori di PGA tra quelli ottenuti con le 8 combinazioni

17 MEDIANA PESATA ZONAZIONE ZNA MEDIANA PESATA ZONAZIONE ZS9

18 DIFFERENZA TRA LE MEDIANE PESATE ZNA E ZS9 Range differenze: -0.11 g ---- 0.18 g

19 CONCLUSIONI 2.Ladozione di una zonazione localmente più articolata è resa praticabile dallimpiego integrato di dati storici e strumentali per vincolare i tassi di sismicità di zone sismogenetiche più piccole e con una disponibilità più limitata di dati storici. 1.La differenziazione nella zonazione sismogenetica della Puglia settentr. tra zone di avampaese, avanfossa e catena comporterebbe significativi incrementi nelle stime di hazard nellarea di Lesina e delle Isole Tremiti e una riduzione nel Tavoliere settentrionale, in misura tale da implicare variazioni nella classificazione sismica del territorio. 3.Limpiego dei dati strumentali ad integrazione di quelli storici richiede limpiego di tecniche di declustering specificamente progettate per il trattamento di dataset di eventi di bassa energia. 4.I risultati ottenuti evidenziano limportanza critica della zonazione nelle stime di hazard, sicché occorre prevedere approfondimenti per chiarire gli aspetti controversi della delimitazione delle zone sismogenetiche, che possono riflettersi in scelte diversificate di zonazione.

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23 Zona 1 = 16 ev.Zona 4 = 5 ev.Zona 3 = 12 ev.Zona 2 = 26 ev.

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25 ANALISI DI COMPLETEZZA – CSI – 1985-2004 The analysis of the deviation from linearity expected for log N(M) according to the equation (2): such deviation at low magnitudes is considered to reflect dataset incompleteness. ANALISI DI COMPLETEZZA – METODO 1

26 C A T A L O G O 3 1985- 1986 1991- 1992 1997- 1998 M1.5 0.05970.07730.0882 21.790528.214532.193 0.98770.97990.9736 M1.7 0.05970.07160.0756 21.790526.13427.594 0.98770.98620.9783 M1.8 0.05760.06640.07 21.02424.23625.55 0.99030.98720.9748 M1.9 0.05760.05420.0576 21.02419.78321.024 0.99030.99050.9749 M2.0 0.05430.04390.0505 19.819516.023518.4325 0.98770.98890.9631 M2.1 0.05140.03410.045 18.76112.446516.425 0.9866 0.9623 b b*365 R2R2 ANALISI DI COMPLETEZZA – METODO 2 The examination of the slope change in the cumulative number of events as function of time, for different magnitude thresholds.

27 CATALOGO CSTI: 1789 eventi Soglia complet. M 2.0 (1084 eventi) CATALOGO CSI: 1789 eventi Soglia complet. M 1.9 (1182 eventi)

28 Log E = 2.9 + 1.9 M L - 0.024 M L 2 Zone 4 = 10.210 7 Jkm -2 yr -1 Zone 2 = 4.4810 7 Jkm -2 yr -1 Zone 1 = 0.1510 7 Jkm -2 yr -1 Zone 3 = 0.0810 7 Jkm -2 yr -1 M 1.9 E tot = 8.4*10 12 joules

29 (1) Confronto tra la distribuzione cumulativa delle frequenze dei tempi di inter- evento Δt i nel catalogo e la distribuzione poissoniana attesa avente lo stesso tempo medio di inter-evento; individuazione del valore Δt i che mostra il massimo eccesso di frequenza rispetto ad una distribuzione poissoniana. P = 1 e λ T PROCEDURA DECLUST. 2: DECLPOI

30 (2) Per tutte le coppie di eventi per cui Δt i Δt i, viene calcolata una distanza d ST che associa una separazione temporale τ e una distanza spaziale d attraverso lespressione d ST = dove C è un coefficiente di trasformazione della separazione temporale in distanza spaziale ed è uguale a 1 km/giorno. (3) La coppia di eventi per i quali la distanza d ST è minima viene identificata come appartenente ad uno stesso comune cluster e fra questi levento di magnitudo minore viene escluso dal catalogo finale; quindi viene ricalcolato il valore di Δt i. (4) Viene calcolato il coefficiente di variazione C V (= / Δt MED ) per tutti i valori Δt i del catalogo modificato; se C V > 1 (valore atteso per una distribuzione poissoniana) gli step da 1 a 4 vengono ripetuti. PROCEDURA DECLUST. 2: DECLPOI

31 CSTI ORIG 1789 eventi

32 CSTI REASEN 1347 eventi

33 CSTI ORIG 1789 eventi

34 CSTI DECLPOI 610 eventi

35 CSTI ORIG 1714 eventi 241+401+182+890

36 CSTI REASEN 1272 eventi (1347) 236+366+175+495

37 CSTI ORIG 1714 eventi 241+401+182+890

38 CSTI DECLPOI 555 eventi (610) 139+190+95+131

39 ZONEM SOURCE DECL. PROCED. LSMLM aconf. int. a bconf. int. b R2R2 aconf. int. a bconf. int. b 1 CSTI DECLP 4.073.75 - 4.390.640.56 - 0.720.953.893.81 - 4.000.570.53 - 0.62 REAS 4.424.12 - 4.720.720.64 - 0.790.964.164.12 - 4.280.600.58 - 0.66 CSI DECLP 3.943.55 - 4.330.630.53 - 0.720.923.913.83 - 4.010.600.56 - 0.66 REAS 4.314.00 - 4.630.700.63 - 0.780.954.304.23 - 4.390.690.65 - 0.74 2 CSTI DECLP 4.103.66 - 4.550.650.55 - 0.750.904.023.95 - 4.130.600.56 - 0.65 REAS 4.484.06 - 4.910.730.63 - 0.820.924.454.38 - 4.540.690.66 - 0.74 CSI DECLP 4.183.73 - 4.630.670.57 - 0.780.904.194.11 - 4.290.680.63 - 0.73 REAS 4.554.10 - 5.010.750.65 - 0.860.924.604.53 - 4.690.770.73 - 0.81 3 CSTI DECLP 3.773.49 - 4.060.650.58 - 0.720.964.234.06 - 4.420.840.76 - 0.94 REAS 4.193.95 - 4.420.730.67 - 0.780.984.494.36 - 4.640.860.80 - 0.94 CSI DECLP 3.733.32 - 4.140.640.54 - 0.740.934.424.25 - 4.610.950.86 - 1.05 REAS 4.013.56 - 4.460.690.58 - 0.800.934.654.51 - 4.800.980.90 - 1.06 4 CSTI DECLP 4.093.48 - 4.700.730.58 - 0.890.884.484.33 - 4.640.880.81 - 0.96 REAS 4.674.14 - 5.210.850.72 - 0.990.925.235.12 - 5.361.071.01 - 1.13 CSI DECLP 3.673.17 - 4.160.630.50 - 0.770.884.344.18 - 4.510.910.82 - 1.00 REAS 4.223.64 - 4.810.740.58 - 0.910.885.145.01 - 5.281.121.05 - 1.19 a DECLP < a REAS e b DECLP < b REAS effetto del maggior numero di eventi di bassa magnitudo rimasti con REAS.

40 ZM.S. DECLUST. PROCED. G-R MAGNITUDE CLASSES 4.74.95.15.35.55.75.96.16.36.56.76.9 1 CSTI DECLP LS 3.382.511.871.391.040.770.570.430.320.240.180.13 MLM 4.363.352.581.991.531.180.910.700.540.410.320.25 REAS LS 3.772.711.951.401.010.730.520.380.270.190.140.10 MLM 5.824.393.322.501.891.431.080.810.610.460.350.26 CSI DECLP LS 2.862.141.611.200.900.680.510.380.280.210.160.12 MLM 3.362.551.931.461.110.840.640.480.370.280.210.16 REAS LS 3.332.411.741.260.910.660.480.350.250.180.130.09 MLM 3.712.701.971.431.040.760.550.400.290.210.160.11 2 CSTI DECLP LS 3.482.591.921.431.060.790.580.430.320.240.180.13 MLM 4.593.492.652.011.531.160.880.670.510.390.290.22 REAS LS 3.952.832.021.451.040.740.530.380.270.190.140.10 MLM 4.943.592.611.891.381.000.730.530.380.280.200.15 CSI DECLP LS 3.262.391.751.290.940.690.510.370.270.200.150.11 MLM 3.202.341.721.260.920.670.490.360.260.190.140.10 REAS LS 3.672.601.841.300.920.650.460.330.230.160.120.08 MLM 3.502.461.731.210.850.600.420.290.210.150.100.07 3 CSTI DECLP LS 1.641.220.910.670.500.370.280.210.150.110.080.06 MLM 0.720.490.330.230.150.100.070.050.030.020.01 REAS LS 1.971.411.010.720.520.370.260.190.140.100.070.05 MLM 1.100.740.500.330.220.150.100.070.050.030.020.01 CSI DECLP LS 1.611.200.900.670.500.370.280.210.150.120.090.06 MLM 0.390.250.160.110.070.040.030.020.01 0.00 REAS LS 1.811.320.960.690.510.370.270.190.140.100.070.05 MLM 0.510.330.210.130.080.050.030.020.01 0.00 4 CSTI DECLP LS 1.501.070.760.540.390.280.200.140.100.070.050.04 MLM 0.900.600.400.270.180.120.080.050.040.02 0.01 REAS LS 1.821.230.830.560.380.250.170.120.080.050.040.02 MLM 0.810.490.300.180.110.070.040.030.020.01 0.00 CSI DECLP LS 1.441.080.810.600.450.340.250.190.140.100.080.06 MLM 0.500.330.220.140.090.060.040.030.020.01 REAS LS 1.831.300.920.660.470.330.230.170.120.080.060.04 MLM 0.390.230.140.080.050.030.020.01 0.00

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47 MAPPA dell84mo percentile con ZNA

48 CONCLUSIONI 2.Inoltre il DECLPOI è meno sensibile alle incertezze sulla stima della magnitudo. 3.Lintegrazione di dati strumentali opportunamente declusterizzati e di dati storici permette di aumentare la base statistica per il calcolo dei tassi di sismicità nelle zone sismogenetiche più piccole e con pochi dati storici. 1.La procedura di declustering DECLPOI è più efficiente nel riconoscere linterdipendenza tra eventi di bassa magnitudo; rimuove più del doppio di eventi rispetto alla tecnica di Reasenberg.

49 5.Ciò è una conseguenza della ridistribuzione spaziale dei tassi di sismicità e dellattenuazione delleffetto di spalmatura dellhazard, tipicamente associato a suddivisioni in zone di più elevata estensione. CONCLUSIONI 6.Questi dati evidenziano limportanza critica della zonazione nelle stime di hazard, sicché occorre prevedere approfondimenti nello studio delle caratteristiche sismiche di questarea per chiarirne gli aspetti controversi che possono riflettersi in scelte diversificate della zonazione. 4.Il confronto tra i risultati ottenuti usando le zonazioni ZNA e ZS9 mostra che luso di zone sismogenetiche più estese può determinare significative differenze nelle stime di hazard, con incrementi nellarea di Lesina e delle Isole Tremiti e con riduzioni nel Tavoliere settentrionale, in misura tale da poter implicare variazioni nella classificazione sismica del territorio.


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