LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi TERREMOTI 3 Terremoti 3

Sismometro orizzontale Sismografo: strumento capace di registrare il moto del suolo su di un grafico detto sismogramma Sismometro: sismografo, di caratteristiche strumentali note, col quale è possibile misurare i connotati di un terremoto Ogni sismometro è formato da un rullo di carta, solidale col suolo, e da un pennino fermo per inerzia In ogni stazione sismica ci sono almeno tre sismometri, 2 orizzontali ed 1 verticale, per misurare il moto del suolo nelle tre direzioni dello spazio Sismometro verticale Terremoti 3

Rumore di fondo non legato al terremoto Sismogramma: grafico che registra il moto del suolo durante il terremoto Rumore di fondo non legato al terremoto Dal ritardo tra i tempi di arrivo delle onde S rispetto alle onde P si ricava la distanza epicentrale Dal ritardo tra i tempi di arrivo del tuono rispetto al lampo si ricava la distanza a cui è caduto il fulmine Terremoti 3

Localizzazione dell’epicentro: si ottiene tramite la distanza epicentrale di almeno tre stazioni sismiche Profondità dell’ipocentro: si ottiene in modo analogo, anche se più complesso, dai dati di almeno dieci stazioni sismiche Terremoti 3

LE DIMENSIONI DEL TERREMOTO Intensità: è una misura dei danni prodotti dal terremoto grado Descrizione I° Sisma solo strumentale, non percepito dalle persone I I° Percepito solo da alcuni ai piani alti degli edifici I I I° Percepito da più persone, oscillazione di oggetti appesi, vibrazioni IV° Oscillazioni e vibrazioni anche di automezzi, tintinnio di vetri, vibrazione di vasellame, scricchiolio di pareti V° Scossa che sveglia chi dorme, cadono calcinacci VI° Le persone fuggono all’aperto, caduta di oggetti pesanti, qualche lesione agli edifici VII° Panico, cadono intonaci, camini e tegole, rottura di vetri, piccoli danni ai muri, piccole frane, onde negli specchi d’acqua, suono di campane VIII° Percepito anche guidando automezzi, danni alle murature, ma non al cemento armato, cadono torri, si aprono fenditure nel suolo IX° Distrugge edifici non resistenti, rompe tubature sotterranee, crepacci nel suolo X° Distrugge gran parte degli edifici, danni a dighe ed argini, deviazione di fiumi e rotaie, grandi frane XI° Rovina completa degli edifici, rompe ogni tubazione, interrompe le comunicazioni, provoca un gran numero di vittime XII° Distrugge ogni opera umana, sposta grandi masse di terreno, lancia in aria oggetti, provoca grandi frane, può causare migliaia di vittime Grandezza introdotta da G. Mercalli nel 1902, si misura con la scala Mercalli modificata Terremoti 3

Tipologia dei manufatti Tipo di osservatore L’intensità da solo una valutazione qualitativa della grandezza del sisma ed è inapplicabile nelle aree disabitate Terremoto dell’Irpinia 1980 Dipende molto da: Distanza epicentrale Geologia locale Tipologia dei manufatti Tipo di osservatore Unendo i punti ove è stata registrata la stessa intensità si possono tracciare linee dette isosisme L’intensità è utile nello studio della sismicità storica Terremoti 3

L’ampiezza massima delle onde L dipende però da tre fattori: Magnitudo locale (ML): grandezza fisica misurata oggettivamente dall’ampiezza massima delle onde superficiali (L) registrata sul sismogramma Introdotta da C. Richter nel 1934; si misura con la scala Richter formata da 9 gradi E’ indipendente dagli effetti e consente di paragonare tra loro sismi avvenuti in tempi e luoghi differenti. L’ampiezza massima delle onde L dipende però da tre fattori: distanza epicentrale, al cui aumentare l’energia si dissipa sempre più; sensibilità e taratura del sismometro geologia locale (natura e spessori delle rocce circostanti, presenza di faglie, discontinuità ecc) Terremoti 3

Per svincolare la magnitudo da queste dipendenze è necessario operare delle correzioni, stabilendo una sorta di unità di misura L’ampiezza massima (A), registrata sul sismogramma, viene allora confrontata con l’ampiezza massima (A0) di un terremoto, con stessa distanza epicentrale, che viene preso come riferimento (terremoto standard) Come terremoto standard è stato scelto un sisma che, con 100 km di distanza epicentrale, produce, su un particolare sismometro, una ampiezza massima di 0,001 mm In ogni stazione sismica si calcola quindi, in modo empirico, quale sarebbe l’ampiezza massima del terremoto standard, misurato con lo strumento realmente presente, in funzione della distanza epicentrale; tali dati sono poi raccolti in un catalogo In questo modo si considera dunque la geologia locale, che si valuta empiricamente per ogni stazione, la natura dello strumento di misura utilizzato e la distanza epicentrale Terremoti 3

Si misura l’ampiezza massima (A) delle sue onde superficiali Quando in una stazione sismica si registra un terremoto di cui si vuole calcolare la magnitudo si eseguono le seguenti operazioni: Si misura l’ampiezza massima (A) delle sue onde superficiali Si calcola la distanza epicentrale Si ricerca sul catalogo della stazione l’ampiezza massima (A0) che avrebbe nella stazione stessa il terremoto standard di pari distanza epicentrale Si mette in rapporto A ed A0 Il range di variazione dell’ampiezza massima è però enorme: quella di un forte sisma può essere milioni di volte maggiore di quella di uno debole Per evitare valori troppo grandi di magnitudo si ricorre allora al logaritmo in base 10 del rapporto tra l’ampiezza massima del sisma (A) e l’ampiezza massima (A0) che verrebbe prodotta dal terremoto standard alla stessa distanza epicentrale Terremoti 3

Il terremoto standard ha ML=0 Il terremoto di ML=1 ha ampiezza massima 10 volte superiore a quello di ML=0 Per ogni incremento di un punto di magnitudo locale l’ampiezza massima aumenta di 10 volte Non esiste un limite teorico alla magnitudo locale ma, in pratica, finora il massimo valore registrato è stato di poco inferiore a 9 Esistono anche altri modi per misurare la magnitudo, tra cui la Magnitudo momento (Mw), introdotta recentemente, che considera la resistenza della roccia, l’area della faglia e l’entità del movimento avvenuto lungo di essa Mw fornisce informazioni più accurate rispetto a ML ed assume valori leggermente diversi da questa. Il terremoto asiatico del 26/12/04 (quello dello tsunami) ha ad esempio raggiunto Mw= 9 Terremoti 3

La durata del sisma (alcuni secondi) aumenta con la magnitudo Esistono correlazioni empiriche tra magnitudo locale, intensità ed energia liberata da un terremoto Per ogni incremento di una unità di ML l’energia liberata aumenta di circa 30 volte La durata del sisma (alcuni secondi) aumenta con la magnitudo Durata del terremoto ML = 4,5 bomba di Hiroshima ML = 5 grossa bomba atomica ML = 6 piccola bomba H ML = 7 grossa bomba H Terremoti 3

LA LOCALIZZAZIONE DEI TERREMOTI La distribuzione geografica dei sismi non è ne’ omogenea, ne’ casuale Gli epicentri sono concentrati in 3 aree sismiche strette ed allungate Dorsali medioceaniche Cintura di fuoco del pacifico Sistema Alpi-Himalaya Le aree interne ai continenti ed i grandi fondali oceanici sono invece aree asismiche Terremoti 3

In base alla profondità dell’ipocentro i terremoti si dividono in: superficiali 0 – 70 km; intermedi 70 – 300km; profondi 300 – 700 km All’aumentare della profondità l’energia investe settori di crosta maggiori Per sismi di pari magnitudo, al crescere della profondità epicentrale vengono interessate aree più vaste, ma con intensità minore La frequenza dei terremoti di data profondità varia da zona a zona; terremoti intermedi e profondi sono caratteristici delle zone di subduzione Terremoti 3

RISCHIO SISMICO I danni maggiori sono associati ai crolli ed alle lesioni dei manufatti (edifici, infrastrutture, siti industriali ecc.) Terremoti 3

Altri effetti sismici molto pericolosi: frane Altri effetti sismici molto pericolosi: incendi Se l’epicentro è in mare si possono avere maremoti (tsunami) Le onde dello tsunami sono lunghe e basse in mare profondo; sotto costa invece si accorciano e si innalzano Nei paesi più poveri non vanno infine sottovalutate neppure le carestie e le epidemie che possono seguire il sisma Terremoti 3

La previsione corretta di un terremoto è la chiara determinazione a priori del tempo, del luogo e della grandezza di un futuro sisma. Sulla base dell’incertezza temporale si distinguono tre tipi di previsione : Lungo termine: previsione con incertezza temporale dell’ordine degli anni o delle decine di anni. Permette di pianificare interventi di consolidamento degli edifici o di spostare la popolazione in aree più sicure. Medio termine: previsione con incertezza dell’ordine delle settimane o dei mesi. Può servire per preparare all’evento la popolazione, stabilendo piani di evacuazione o di comportamento. Breve termine: previsione con incertezza dell’ordine dei giorni o delle ore. Può servire per evacuare la popolazione, ma non aiuta a diminuire il danno economico. Brevissimo termine (pochi secondi): operativa in Giappone, serve a bloccare impianti pericolosi (elettrodotti, gasdotti, ferrovie ecc) sfruttando il ritardo tra onde spaziali e superficiali. Terremoti 3

La previsione di lungo termine si basa sul ciclo sismico, assumendo che i terremoti avvengano su una faglia già attiva, quando lo sforzo supera il limite di rottura. La previsione di medio e breve termine si basa sullo studio dei fenomeni premonitori. Ad es. variazione della concentrazione di Radon, della temperatura e del livello delle acque sotterrane; variazione della “micro”-sismicità in una regione, emissione onde elettromagnetiche, strani comportamenti degli animali. La previsione più praticabile (in base al rapporto tra costi e benefici) è quella di lungo termine, cui deve seguire: Studio del territorio finalizzato alla conoscenza dei rischi derivanti dal sisma (scuotimento del suolo, frane, rischi industriali ecc.) Realizzazione di nuovi manufatti (o l’adeguamento di quelli esistenti) alle norme antisismiche; Educazione della popolazione e redazione di piani di protezione civile: Terremoti 3

Sismicità italiana: solo la Sardegna, la Puglia meridionale ed una parte dell’Italia settentrionale sono zone asismiche L’aree più pericolose sono Friuli e dorsale appenninica centro meridionale Terremoti 3

Forti terremoti italiani nel ‘900 (in rosso quelli toscani) Data Intensità magnitudo Località note 08/09/05 X 6,8 Calabria 557 morti, 300.000 sfollati 28/12/08 XI 7,1 Stretto di Messina 80.000 morti 15/01/15 6,9 Avezzano 33.000 morti 16/04/17 IX-X 6,0 Val Tiberina 20 morti 29/06/19 IX Mugello 100 morti, 500 feriti 07/09/20 6,4 Garfagnana 171 morti, 650 feriti 23/07/30 6,7 Irpinia 1400 morti, 100.000 sfollati 21/08/62 6,2 17 morti 15/01/68 Belice (Sicilia) 231 morti, 623 feriti 06/05/76 6,6 Friuli 965 morti, 2900 feriti 19/09/79 VIII-IX 5,9 Valnerina (Umbria) 5 morti 23/11/80 Irpinia – Basilicata 3000 morti, 10000 feriti 07/05/84 VIII Valcomino (Lazio) 61 feriti, 7800 sfollati 13/12/90 VII 5,5 Carlentini (Sicilia) 12 morti, 300 feriti 26/09/97 VIII – IX 5,8 Umbria – Marche 12 morti, 133 feriti Terremoti 3

A cui si aggiunge il Monte Amiata Sismicità toscana: le aree a più alto rischio sismico sono le valli interne dell’Appennino Garfagnana Mugello Lunigiana Casentino Val Tiberina A cui si aggiunge il Monte Amiata Terremoti 3