TEMA: 1

TITOLO DEL PROGETTO: Terremoti probabili in Italia tra l'anno 2000 e il 2030: elementi per la definizione di priorità degli interventi di riduzione del rischio sismico

DURATA APPROVATA: 36 mesi

Gruppo di Lavoro 1:

Il modello della sismogenesi in Italia

Scopo generale di questo Gruppo di Lavoro è quello di definire un nuovo modello della sismogenesi in Italia. I risultati di questo GdL serviranno direttamente come input per i calcoli delle probabilità di occorrenza dei forti terremoti e per le stime di pericolosità time-dependent a scala nazionale, da intendersi valide per un periodo di 30 anni dalla data di inizio progetto (2000).

Task 1.1

Catalogo delle sorgenti sismogenetiche

(G. Valensise, ING - Roma)

L'obiettivo generale del Task 1.1 è di migliorare la conoscenza e la comprensione della distribuzione dei forti terremoti in Italia, con un'enfasi sulla qualificazione e quantificazione delle diverse sorgenti sismogenetiche.

Durante la prima fase del progetto verrà divulgato il prototipo “Database of potential sources for earthquakes larger than magnitude 5.5 in Italy”, basato su GIS multipiattaforma.

Successivamente, in cooperazione con diversi degli operatori afferenti al Gruppo di Lavoro 1, verrà iniziata l' identificazione di aree di “lacuna sismica” in cui svolgere approfondimenti nelle fasi successive del task e verso cui convogliare altri componenti del progetto stesso. In particolare verranno effettuate analisi di terreno nel settore dell'Umbria settentrionale posto a nord delle strutture interessate dalla sequenza di Colfiorito del 1997 e della sequenza di Gualdo Tadino-Nocera Umbra del 1747񮒧. Verrà inoltre proseguita l'attività per l'identificazione delle strutture attive sepolte della Pianura Padana, e verrà tentata una prima quantificazione dello slip-rate di tali strutture combinando osservazioni di livellazione e dati geomorfologici.

Infine, in collaborazione con gli operatori del Task 3.4 e con diversi altri operatori dei Task 1.2, 1.3, 1.4, verrà istituita una rete permenente di discussione sul tema di come rendere omogenea l'informazione disponibile sulle sorgenti sismogenetiche. Questa rete, che ha come obiettivo ultimo la preparazione della struttura di uno schema per il calcolo della pericolosità, punta a individuare vincoli sismologici, geologici e geodinamici che consentano di estendere a sorgenti sismogenetiche meno note le informazioni disponibili per i casi meglio studiati.

Task 1.2

Indagini di sismologia storica in aree prioritarie

(M. Stucchi, IRRS - Milano)

Per i terremoti di M >5.8 del Catalogo CPT, secondo indicazioni di priorità che verranno concordate con il responsabile del progetto e con gli altri partecipanti, verrà compilata una scheda che, a partire dalle conoscenze disponibili, sintetizzi i margini di miglioramento nella conoscenza del terremoto e, di conseguenza, nella determinazione dei parametri dell'evento.

Per un numero limitato di eventi, selezionati in accordo con le altre unità afferenti al progetto, verranno simulate possibili oscillazioni "estreme" in un numero opportuno di dati di intensità. Tali dataset virtuali verranno processati con l'algoritmo di Gasperini et al. (1999), al fine di verificare l'influenza delle oscillazioni stesse sui valori dei parametri del terremoto e di indirizzare, di conseguenza, gli eventuali approfondimenti di indagine storica verso le situazioni cruciali.

I prodotti attesi sono quindi identificabili nella valutazione dello stato delle conoscenze sui singoli eventi sismici e nella determinazione dei margini di oscillazione dei parametri di alcuni terremoti prioritari.

Task 1.3

Deformazione sismica e geodetica

(G. Selvaggi, ING - Roma)

Il task è suddiviso in quattro linee di ricerca mirate alla stima della deformazione tettonica in Italia:

1.   Stima geodetica della deformazione tettonica nell'intervallo 1870񮖠.

2.   Stima della deformazione sismica.

3.   Stima delle variazioni verticali osservate dalla rete di livellazione del primo ordine dell'IGM.

4.   Stima degli slip rate delle faglie attive.

Nel primo anno del progetto, per le diverse linee di ricerca, si prevede quanto segue:

1. Verifiche presso la Sezione Geodetica dell'IGM dell'esistenza e dello stato si conservazione dei vertici geodetici della rete storica di triangolazione del primo ordine. Si prevede inoltre una missione a Berna (Svizzera) per seguire un corso sull'uso del software di elaborazione dei dati geodetici.

2. Si cominceranno a calcolare regressioni lineari tra il momento sismico scalare e la magnitudo e verranno calcolate le regressioni tra il momento sismico e le intensità macrosismiche dei forti terremoti storici.

3. Durante il primo anno del progetto si prevede di informatizzare i dati relativi alle linee di livellazione della rete del primo ordine su una piattaforma GIS. Saranno effettuate alcune missioni a Firenze presso la Sezione Geodetica dell'IGM per il recupero dei dati.

4. Il lavoro sarà incentrato sulla ricerca bibliografica e informatizzazione su piattaforma GIS delle informazioni utili alla valutazione di slip rate per le strutture tettoniche quaternarie di alcune aree significative in Italia.

Task 1.4

Caratterizzazione delle sorgenti sismogenetiche nelle aree di "lacuna sismica"

(P. Montone, ING - Roma)

Nel corso del Progetto si prevede di sviluppare ricerche originali per la valutazione della pericolosità a breve-medio termine in tre aree del territorio che sono state o verranno identificate come zone di "lacuna sismica". Obiettivo del primo anno è principalmente quello di mettere a punto una metodologia di indagine multidisciplinare per le aree di lacuna.  Nel corso del primo anno verranno avviati gli studi sulla prima di queste aree, identificata in base a osservazioni sismologiche: zona dell'Umbria settentrionale (Città di Castello e aree adiacenti).

In particolare si considererà la distribuzione della sismicità storica e strumentale e gli indicatori dello stress attivo. Parallelamente verranno reinterpretate linee sismiche a riflessione, in collaborazione con ENI-Agip e con l'Università di Perugia, e confrontate con modelli tomografici. Verranno effettuati rilievi geologico-strutturali e geomorfologici (immagine da satellite, foto aeree, rilievi di terreno, etc.) con lo scopo di definire elementi tettonici attivi, soprattutto nell'area di Citta' di Castello. In tali aree verranno controllate le deformazioni attuali tramite interferometria SAR differenziale (DInSAR). Per fare questo dovranno essere acquisiti i dati SAR, verrà effettuato uno studio della coerenza delle immagini, e verrà realizzato un modello digitale del terreno (DEM).

Nella seconda metà del primo anno si avvieranno ricerche analoghe in un'altra area candidata, ancora da valutare completamente, per la quale sono disponibili molti dati di geologia di superficie e del sottosuolo, oltre ai dati di sismologia storica, che pure verranno riconsiderati (vedi Task 1.2). Questa area è quella compresa tra la l'Irpinia (zona del terremoto del 1980) e la Val d'Agri (comprendente la zona del terremoto del 1561 e del 1857, almeno nel settore settentrionale).

Gruppo di Lavoro 2:

Sismicità recente, modelli di velocità e attenuazione

Obiettivo generale di questo Gruppo di Lavoro è quello di determinare un catalogo parametrico della sismicità italiana che sia il più possibile completo. A tale scopo si cercherà di ottimizzare le localizzazioni ipocentrali di tutti i terremoti contenuti nel catalogo, utilizzando dei modelli di velocità realistici. Questi verranno ottenuti integrando le informazioni derivanti dalle sorgenti naturali con quelle ottenute dalle sorgenti artificiali. Un catalogo completo della sismicità recente è fondamentale per la definizione delle sorgenti sismogenetiche e le caratteristiche delle aree-sorgente.

Task 2.1

Catalogo parametrico dei terremoti 1980ᇷ

(R. Di Giovambattista, ING - Roma)

Il Task 2.1 consiste nella realizzazione di un catalogo strumentale dell'area italiana per il periodo 1980񮖟 che possa essere usato come riferimento unico dalla comunità scientifica e che contenga tutti i dati sismometrici disponibili sinora raccolti sul territorio nazionale. Per ottenere delle localizzazioni accurate è importante integrare i dati della Rete Nazionale dell'ING con quelli delle numerose reti locali che operano in Italia, estendendo il catalogo disponibile al 1999 e possibilmente producendo aggiornamenti continui e frequenti per i periodi successivi.

Nel corso del primo anno, si procederà ad impostare la struttura del data base, come segue:

• Valutazione dei dati disponibili.

• Valutazione dei  parametri mancanti dal data base attuale.

• Pianificazione del data base relazionale.

• Analisi dei dati delle reti locali che dovranno essere incluse.

• Valutazione delle eventuali sovrapposizioni di sigle temporanee e non codificate.

• Definizione dei formati di memorizzazione dei dati.

• Prime associazioni dei dati di reti non incluse nel database esistente.

Task 2.2

Modelli crostali 2-D e 3-D nell'area italiana da dati di sismica attiva

(G. Biella, IRRS - Milano)

Obiettivo del Task 2.2 è quello di costruire i modelli di velocità 2-D e 3D nell'area Italiana mediante l'uso di dati di sismica a rifrazione profonda acquisiti in esperimenti di sismica a riflessione a grande angolo e rifrazione profonda.

Nel primo anno le attività saranno principalmente rivolte alla costruzione del data-base parametrico dei tempi delle fasi primarie identificabili sui profili DSS-WARR. In questa prima fase il lavoro sarà effettuato per i profili di un'area del territorio italiano prescelta in accordo con il task 2.3. Per l'interesse scientifico e il numero di campagne disponibili l'area sarà quella dell'Appennino Centro Settentrionale inclusa l'estensione all'Alto Tirreno e Corsica.

L'attività sarà eseguita nei seguenti passi:

1)   Definizione del formato dell'archivio dei dati di picking finalizzato all'inversione congiunta con dati da terremoti.

2)   Definizione e messa a punto delle procedure di picking e valutazione degli errori di lettura.

3)   Inizio del lavoro di picking per le fasi primarie per i profili dell'area prescelta.

Qualora il data set dei picking lo consentisse saranno ottenuti i primi modelli Vp 2-D con parametrizzazione minima lungo i  profili dell'area prescelta.

In tale periodo si inizierà anche lo studio delle procedure e delle tecniche in uso più adeguate per l'inversione congiunta 3-D di dati attivi e passivi che includano anche interfacce.

Task 2.3

Modelli tridimensionali di velocità e attenuazione

(C. Chiarabba, ING - Roma)

Obiettivo programmatico del task 2.3 è la definizione di un modello 3D di velocità di dettaglio per la regione Italiana da dati di sismica passiva, complementati quando possibile da quelli di sismica attiva. Caratteristiche peculiari del modello tomografico che si sintende calcolare sono sia una alta risoluzione delle anomalie crostali a scala regionale (anomalie di lunghezza d'onda maggiore a 5ᆞ km) che la ricostruzione della struttura nella crosta inferiore e alla Moho. Il proposito ambizioso di ottenere immagini ad alta risoluzione a scala regionale rende necessario l'uso di dati di alta qualità e quindi durante il primo anno l'attività sarà principalmente concentrata sulla creazione del data base di forme d'onda di eventi locali, regionali e telesismici registrati da reti permanenti e temporanee operanti in Italia negli ultimi 10 anni. Successivamente, verrà applicata una procedura di picking automatica per ottenere dalle forme d'onda digitali il maggior numero possibile di tempi di arrivo P di qualità alta e con pesatura standard e omogenea. Questa fase, anche se molto lunga, è fondamentale per avere un data set di alta qualità e omogeneo. Questo lo schema delle attività:

1)   Messa a punto della procedura di picking automatica e ottimizzazione per dati di esplosioni.

2)   Selezione dei terremoti nel periodo 1990񮖠.

3)   Messa a punto e ottimizzazione delle procedure di inversione.

I dati (forme d'onda) acquisiti dalla Rete ING permanente verranno integrati con quelli registrati dalle diverse reti locali operanti sul territorio nazionale (Genova, Trieste, Umbria-Marche, Abruzzo, Campania, Calabria e in paesi limitrofi (Francia sud-orientale, Svizzera, Austri, Slovenia). Inoltre, verranno inseriti dati registrati da numerose reti temporanee (principalmente installate per periodi di tempo limitati dall'ING).

Gruppo di Lavoro 3:

Leggi di attenuazione, effetti di sito e modelli di pericolosità

Questo Gruppo di Lavoro focalizza la sua attenzione sulle stime di pericolosità, la sua sensibilità al variare dei parametri di input, sia quelli relativi alle caratteristiche delle sorgenti che quelli relativi agli effetti dell'attenuazione e della geologia locale sullo scuotimento atteso. Le stime di pericolosità si baseranno su un approccio originale che terrà conto dell'elemento temporale nelle previsioni dello scuotimento atteso, di nuove leggi di attenuazione e delle condizioni geologiche locali.

Task 3.1

Leggi di Attenuazione (UR1 e UR5)

(L. Malagnini, ING - Roma)

Obiettivo generale di questo Task è quello di determinare delle nuove leggi di attenuazione del moto del suolo in Italia, da utilizzare nelle stime di pericolosità. Queste in sintesi le attività previste per il primo anno:

1. Verrà completato e pubblicato lo studio del ground motion in Appennino (eccitazione ed attenuazione).

2. Verrà completato lo studio delle leggi di attenuazione in una zona ristretta dell'Appennino centrale (Colfiorito). Questo permette di validare le leggi di attenuazione a scala regionale in un range di frequenze più vasto.

3. Selezione e preparazione dei dati per il calcolo delle leggi di attenuazione in Italia nord-orientale (rete del Friuli-Venezia Giulia).

4. Studio completo del ground motion in Italia nord-orientale.

5. Avvio della selezione e del processamento dei dati dell'Italia nord-occidentale.

Task 3.2

Effetti della geologia locale sullo scuotimento

(A. Rovelli, ING - Roma)

Lo scopo di questo task è quantificare l'entità dell'amplificazione del moto atteso (in termini di picchi di accelerazione o velocità, spettri di risposta, etc...) in funzione della geologia locale. Si opererà sia sulla scala regionale, per l'intero territorio nazionale, sia sulla scala comunale limitatamente ad alcune aree di lacuna sismica.

Nel primo anno di attività l'attenzione verrà focalizzata sulla scelta degli strumenti operativi e dei parametri chiave da determinare per la costituzione di una banca dati geologici. Inoltre, verrà predisposto, e inviato preliminarmente ad alcuni uffici comunali, un modulo che dovrà essere restituito dai Comuni opportunamente compilato, contenente le informazioni di tipo geologico e geotecnico esistenti presso gli uffici tecnici comunali. I dati verranno poi raccolti e organizzati nella banca dati.

Sulla scala nazionale, verrà organizzata la raccolta delle carte tematiche (geologiche, topografiche, etc.) che debbono essere utilizzate per la classificazione dei litotipi affioranti. Verranno predisposti gli strumenti informatici per la digitalizzazione e la georeferenzazione dei parametri di interesse.

Task 3.3

Carta della pericolosità per i maremoti a scala nazionale

(A. Maramai, ING - Roma)

Nel corso del primo anno del progetto la collaborazione tra ING (UR1) e Università di Bologna (sub-contraente) sarà prevalentemente incentrata sulla revisione del catalogo dei maremoti italiani esistente. In particolare, si avvieranno le revisioni degli eventi degli ultimi due secoli, attraverso la ricerca bibliografica e l'analisi di fonti originali coeve. Verrà quindi predisposta una nuova versione informatizzata del catalogo stesso e verranno inoltre definiti i criteri per la realizzazione di una banca dati grafica nella quale saranno inserite le informazioni relative ad ogni singolo evento: disegni, fotografie, mareogrammi digitalizzati, campi macrosismici per gli eventi maggiori, etc. La versione finale del catalogo e della banca dati sarà completata entro il primo anno di attvità del progetto.

Task 3.4

Mappe di pericolosità "time-dependent"

(L. Peruzza, OGS - Trieste)

La valutazione della pericolosità che il progetto si propone di ottenere deve contenere quattro elementi di innovazione, rispetto ai prodotti disponibili:

1)   introdurre l'elemento temporale nella previsione;

2)   formalizzare l'incertezza associata alla previsione stessa;

3)   utilizzare le nuove leggi di attenuazione;

4)   inserire le differenziazioni legate alle condizioni locali.

Nel primo anno di attività verrà eseguita una verifica della sensibilità dei metodi di calcolo della pericolosità sismica alla introduzione di sorgenti individuali (faglie o sistemi di faglie invece di aree omogenee) e alla dipendenza temporale della previsione. Questa operazione deve individuare gli elementi piu' sensibili nel modificare drasticamente il risultato, per indirizzare l'approfondimento tematico di questi aspetti, e l'individuazione di tecniche di valutazione della pericolosità poco sensibili a parametri mal vincolati.

Per poter adeguatamente strutturare le attività, nel primo anno si conta di:

1)  organizzare una serie di riunioni/workshop con i responsabili e partecipanti agli altri task, finalizzate a chiarire quali sono gli elementi indispensabili per la realizzazione di un prodotto di nuova concezione, e con che specifiche/tempi devono essere predisposti;

2)  impostare le prime analisi di sensibilità sulla base dei dati disponibili all'inizio del progetto; le analisi riguarderanno l'introduzione delle sorgenti individuali e le caratteristiche del modello di occorrenza;

3)  effettuare alcune analisi ricognitive sulla modellazione delle incertezze dell'input, in termini continui e discontinui.

Unità di ricerca partecipanti