Evento Sismico di Benevento 27/09/2012, ore 01:08:22 UTC, ML=4.2 -Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale

Indice Localizzazione e sismicità recente Sismicità dell’area Sismicità storica Pericolosità sismica dell’area Forme d’onda e spettri Parametri di sorgente e meccanismi focali Mappe di scuotimento Performance del sistema di Early Warning Disponibilità dei dati Contesto sismo-tettonico

Localizzazione e sismicità recente L’evento sismico registrato dalla rete sismica ISNet il 27 settembre 2012 alle ore 01:08:23 UTC (ora locale 03:08:22) è stato localizzato nel comune di Paduli (BN) ad un profondità di circa 11 km. La magnitudo locale ML e la magnitudo momento Mw dell’evento sono pari a 4.2 e 4.0 rispettivamente. I cerchi riportati in figura rappresentano gli epicentri delle scosse registrate fra Dicembre 2008 e Settembre 2012. Il cerchio verde rappresenta la posizione dell’evento del 27 settembre 2012. La grandezza dei cerchi è proporzionale alla magnitudo dell’evento. La distribuzione in profondità degli eventi viene rappresentata nelle immagini a destra e in basso relative a due sezioni verticali (profondità in funzione della latitudine e della longitudine rispettivamente).

Analisi statistica della sismicità L’evento del 27 Settembre 2012 è stato l’evento sismico localizzato a bordo rete di magnitudo più grande registrato a partire dal 2005. Dal 2008 la rete ISNet ha localizzato dieci eventi di magnitudo maggiore di 3. Legge di Gutenberg-Richter (G-R) relativa agli eventi localizzati nella rete. I punti rossi nel grafico rappresentano il logaritmo del numero di eventi di magnitudo superiore ad una fissata soglia in funzione della magnitudo di soglia mentre la retta verde rappresenta la legge di G-R calcolata utilizzando il valore di 1.25 come soglia di completezza per eventi localizzati e il valore di 2.7 come soglia massima di magnitudo. Istogramma delle magnitudo di tutti gli eventi localizzati all'interno della rete (sia dalle procedure automatiche che da quelle manuali) e quello relativo ai soli eventi identificati dalle procedure automatiche (Earthworm binder).

Sismicità storica C Benevento 2012-09-27 Strike 247 Dip 83 Rake -135 Mw=4.0 Caposele (AV) 2012-03-03 Strike -40 Dip 40 Rake -60 Mw=3.7 Inquadramento dell’evento registrato nell’area investigata dalla rete. Il rettangolo rappresenta l’area coperta dalla rete sismica. I meccanismi focali sono relativi agli eventi più forti registrati nell’ultimo trentennio Potenza 1990-05-05 Strike 280 Dip 79 Rake -169 Mw=5.2 C Salvitelle 2010-07-13 Strike 340, 160 Dip 55, 35 Rake -90, -90 Mw=3.4 << inserire la soluzione mecc foc ottenuta per l’evento di Salvitelle Irpinia 1980-11-23 Strike 320 Dip 60 Rake -90 Mw=6.9

Pericolosità sismica Pericolosità sismica dell’area epicentrale (GdL, MPS, 2004; rif. Ordinanza PCMdel 28 aprile 2005, n.3519, All. 1b) dalla quale si rileva che l’area in cui è avenuto il terremoto è a pericolosità alta. << inserire la soluzione mecc foc ottenuta per l’evento di Salvitelle Carta della pericolosità sismica per l’area dell’appennino Campano_Lucano (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 di Caposele (AV) Mw 3.7del 2012-03-03

Forme d’onde e spettri L’evento è stato registrato da 19 stazioni della rete ISNet. La stazione più vicina all’epicentro è BENI (Benevento) ad una distanza epicentrale di 9 km; la stazione più lontana è MRN3 (Marsico Nuovo, Potenza) ad una distanza epicentrale di 108 km. Spettri di spostamento della fase S per tutte le stazioni ricavati per doppia-integrazione di dati accelerometrici, normalizzati per la distanza ipocentrale e convertiti in magnitudo momento. Il calcolo della magnitudo momento è stato eseguito fissando il valore del parametro di attenuazione anelastica, t* a 0.08 s per le onde S e considerando come modello spettrale il modello omega-quadro. La stima media ottenuta per la magnitudo momento è di 4.0 con una deviazione standard pari a 0.2. Sismogrammi registrati alle componenti verticali delle stazioni velocimetriche della rete ISNet in corrispondenza dell’evento. I sismogrammi sono ordinati in funzione della distanza epicentrale. Le registrazioni con un più basso contenuto in frequenza sono quelle delle stazioni Broad-Band.

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). Gli spettri sono preventivamente corretti per l’effetto di attenuazione anelastica e la risposta di sito. << inserire gli errori! LAT (˚N) LON (˚E) Z (km) ML Mw Mo (Nm) Fc (Hz) Ro (m) Δσ (MPa) 41.151 14.873 11.4 4.2 4.0 1.35e15 2.8 230 8.2

Inversione del Tensore Momento Il Tensore Momento è stato ottenuto invertendo i dati velocimetrici (filtrati a bassa frequenza) registrati alle stazioni Broad-Band della rete ISNet. I due piani del meccabismo focale ottenuto sono: Piano1 strike 151 dip 46, rake -9 Piano2 strike 247, dip 83, rake -135

Mappe di scuotimento La massima accelerazione e velocità del moto del suolo (PGA e PGV rispettivamente) sono state registrate alla stazione di BENI (Benevento), distanza epicentrale di 9 km, e sono pari a 0.72 (%g) e 0.46 cm/s. Mappe di scuotimento per la PGA (a sinistra) e la PGV (a sinistra) calcolate utilizzando i dati acquisiti alle stazioni ISNet.

Mappe di scuotimento L’intensità strumentale nell’area epicentrale corrisponde al IV-V grado della scala Mercalli Modificata (fino a 15 km circa dall’epicentro) Mappa delle intensità strumentali dedotta dai valori registrati di effettivo scuotimento del suolo in termini di picchi di accelerazione e velocità del suolo.

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, IMM). 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.

SeedLink PRESTo EWS

Performance del sistema di Early Warning PRESTo Grafico delle stime di magnitudo nel tempo, con relative barre d’errore Profondità ipocentrale e magnitudo finale stimate da PRESTo durante la simulazione Stazioni ISNet, colorate in base al tempo d’arrivo P rilevato (dal rosso al giallo) Fronte d’onda S teorico Epicentro e magnitudo finale stimate da PRESTo Accelerogrammi delle stazioni ISNet Finestre di segnale usate per la stima della magnitudo: 2 e 4 secondi dopo l’arrivo P (in giallo) e 2 secondi dopo l’arrivo S teorico (in rosso) Bollettino ISNet (ore dopo) Immagine dello schermo di PRESTo durante l'evoluzione del terremoto del 27 Set 2012 T0 Primo Arrivo

Performance del sistema di Early Warning PRESTo

Performance del sistema di Early Warning PRESTo Durante il playback delle forme d’onda, PRESTo ha rilevato automaticamente l'evento, utilizzando gli accelerometri strong-motion istallati in 20 stazioni della rete ISNet. La prima informazione su magnitudo e localizzazione dell’evento è stata resa disponibile circa 3.5 secondi dopo il primo arrivo P, rilevato alla stazione BENI (Università del Sannio, Benevento). Capoluogo Distanza (km) Lead Time (s) PGA (%g) Potenza 90 20.6 0.07 Napoli 62 13.0 0.14 Caserta 51 9.9 0.21 Salerno 49 9.4 0.22 Avellino 25 2.9 0.76 Benevento 14 -0.3 1.96 In tabella vengono riportate la stima della PGA attesa ai principali siti target (capoluoghi di provincia) e il relativo lead-time definito come il tempo che intercorre fra la prima stima dei parametri dell’evento e l’arrivo dell’onda S al sito target.

Disponibilità dei parametri sorgente Parametro Early Warning (~5 secondi) Near real time (~5 minuti) Revisionato (ore) ML 4.0 ± 0.1 4.1 ± 0.2 4.2 ± 0.2 Lat (°N) 41.107 41.020 41.151 Lon (°E) 14.943 14.986 14.873 Prof. (km) 9.0 11.2 11.4 Tempo orig. (UTC) 01:08:24.0 01:08:23.3 01:08:22.0 Mw 3.3 ± 0.1 3.5 ± 0.3 Evoluzione e disponibilità dei parametri dell’evento in funzione del tempo a partire dal tempo origine

PRESTo Real-Time Performance on Low Magnitude Seismicity PRESTo Magnitude Distribution Low Thresholds  False Low Mag Local Events for Teleseisms, Storms Communication Problems Naples 100 km

Contesto Sismo-tettonico Irpinia 1980-11-23 Strike 320 Dip 60 Rake -90 Mw=6.9 Caposele (AV) 2012-03-03 Strike -40 Dip 40 Rake -60 Mw=3.7 Potenza 1990-05-05 Strike 280 Dip 79 Rake -169 Mw=5.2 Salvitelle 2010-07-13 Strike 340, 160 Dip 55, 35 Rake -90, -90 Mw=3.4 Benevento 2012-09-27 Strike 247 Dip 83 Rake -135 Mw=4.0

Contesto Sismo-tettonico Mappa strutturale semplificata d’Italia Distribuzione spaziale delle direzioni medie diSHmax (da Federici et al., 1992) e la direzione di σ 3 per la sequenza 1997-1998 ottenuto dalla inversione dei meccanismi focali (da Milano et al., 2002).

Milano et al. 2005 A. Emolo solution

Università degli studi Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Napoli Federico II Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia AMRA S. c. a r. l. Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale RISSC-Lab: Laboratorio di RIcerca in Sismologia Sperimentale e Computazionale Amoroso O., Bobbio A., Cantore L., Colombelli S., Conte A., Convertito V., De Matteis R., Del Gaudio S., Elia L., Emolo A., Festa G., Gasparini P., Guardato S., Iannaccone G., Maercklin N., Martino C., Matrullo E., Orefice A., Serlenga V., Sharma N., Sorrentino S., Stabile T. A., Toraldo S. E., Vassallo M., Zollo A. Link utili: http://isnet.na.infn.it/cgi-bin/isnet-events/isnet.cgi ISNet Bulletin PRESTo Bulletin http://isnet.na.infn.it/PRESToWeb/Bulletin.php ISNet http://isnet.fisica.unina.it/ RISSC-lab http://www.rissclab.unina.it/