Progetto Esecutivo 1998
Sottoprogetto 5.1.3 - "Catalogo strumentale dei terremoti dal 1981 al 1996"
A
cura di:
P.
Gasperini e G. Monachesi
Componenti
delle U.R. che hanno svolto le attività di seguito descritte:
P.
Augliera (Uni GE), M. Cattaneo (Uni GE), H. Coppari (OGSMC), R. Di Giovambattista (ING RM), G. Durì (OGS TS), M. Frapiccini (OGSMC), P. Gasperini
(Uni BO), A. Gervasi (Uni CS), A. Govoni (OGSTS), I. Guerra (Uni CS),
A. Marchetti (ING RM), P. Marsan (SSN, Roma), G. Milana (SSN, Roma), G. Monachesi (OGSMC), A. Moretti (Uni CS), L. Moroncelli (ING RM), L. Orlanducci (Uni
BO), S. Parolai (OGSMC), G. Renner (OGSTS), D. Spallarossa (Uni GE),
L. Trojani (OGSMC), G. Vannucci (UniBO)
Introduzione
L'obiettivo
del sottoprogetto 5.1.3 era la realizzazione di un catalogo degli eventi
sismici registrati nel territorio nazionale nel periodo compreso tra il
1981 e il 1996. Il catalogo doveva essere usato nell'ambito di questo sottoprogetto
per studi sulla variazione dei tassi di sismicità e doveva rispondere
anche alle esigenze di altri gruppi o settori nazionali di ricerca.
Si
vuole sottolineare che uno dei risultati raggiunti è stata la realizzazione
di un coordinamento ed una sinergia tra gli operatori delle più
importanti reti sismometriche operanti in Italia al fine standardizzare
le procedure e i formati dei dati sismici forniti. E' auspicio dei partecipanti
che tale coordinamento non resti confinato alla durata del presente sottoprogetto
ma possa essere la base di una più solida e fattiva collaborazione
tra i vari enti che a vario titolo si sono occupati della raccolta dei
dati sismometrici in Italia. In questo ambito la recente istituzione dell'Istituto
Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) con la possibilità
di creare sezioni presso le Università e i Centri di Ricerca italiani
rappresenta certamente un passo essenziale per fornire un sostegno e una
continuità a questa operazione.
Bisogna
anche notare che le U.R. afferenti al sottoprogetto hanno avuto comunicazione
della sua approvazione e della disponibilità dei relativi finanziamenti
solo a decorrere dal dicembre 1998. Questo ha portato ad un ritardo di
circa sei mesi su tutte le scadenze indicate inizialmente nel programma.
In particolare il file contenente il data set finale alla
data di chiusura di questo rapporto è stato implementato ed è
in fase di verifica automatica degli eventuali errori in esso contenuti.
La disponibilità del catalogo su supporto informatico per tutta
la comunità scientifica è prevista per i primi mesi del 2000.
Nella
fase iniziale del sottoprogetto 5.1.3 si è proceduto a censire le
caratteristiche strumentali e topologiche delle stazioni afferenti alle
varie reti, nonché le procedure operative seguite dai diversi gestori.
Questa prima fase è stata svolta a partire dal luglio 1998 a seguito
di alcuni incontri informali avvenuti presso la scuola di Erice e successivamente
in occasione dei convegni annuali 1998 del GNGTS e GNDT.
La
prima riunione operativa è stata organizzata a Roma presso l'ING
il giorno 13/01/1999. Ad essa hanno partecipato operatori di tutte le U.R.
coinvolte. In questa occasione, dopo un confronto sui formati e/o modalità
di trattamento ed archiviazione dei dati, si è deciso di procedere
ad un inventario dei dati disponibili redatto secondo uno standard predefinito.
Alle singole U.R. afferenti al sottoprogetto è stato richiesto di fornire una relazione contenente:
Un
elenco dei dati caratteristici delle stazioni sismometriche, comprensivo,
oltre che del periodo di funzionamento di ogni singola stazione, anche
di notizie sulla disponibilità di "Log" di stazione, modalità
di acquisizione e registrazione, ecc.
Informazioni
sull'affidabilità della sincronizzazione del tempo e delle polarità.
Metodologie
di calcolo della localizzazione e della magnitudo.
Formati
e modalità di archiviazione dei dati.
I
rapporti elaborati dalle diverse U.R. sono stati raccolti nella loro forma
originale dai responsabili di sottoprogetto e sono state riprodotte nella
relazione semestrale del sottoprogetto (Monachesi e Gasperini, 1999).
Successivamente
- data la mole dei dati - si è deciso di procedere alla sperimentazione
su un'area geografica ristretta delle diverse metodologie adottabili sia
in fase di assemblaggio dei dati, sia di localizzazione, che di verifica
finale dei risultati. Data la sinergia con il sottoprogetto 6.1.a è
stata scelta come area campione l'Italia centro orientale (comprensiva
delle regioni Marche, Umbria, Abruzzo centro settentrionale e in parte
delle regioni del Lazio e della Toscana).
In
questa area sono stati verificati manualmente i risultati delle procedure
automatiche - messe a punto dalla U.R. ING - per l'importazione dei dati
e l'assegnazione degli identificativi numerici di coincidenza, per la verifica
di errate associazioni e per la presenza di duplicazione dei dati all'interno
di uno stesso evento. Parallelamente a questa attività l'U.R. Uni
GE ha localizzato gli eventi utilizzando diverse procedure di calcolo e
verificato i diversi risultati ottenuti consentendo la messa a punto degli
algoritmi di calcolo e delle procedure che verranno adottate nella compilazione
del catalogo nazionale.
L'U.R.
Uni BO ha provveduto ad espandere il numero di osservazioni sulla magnitudo
locale per meglio tarare relazioni tra questa e la durata della coda e
l'ampiezza dei sismogrammi.
Successivamente a seguito dei risultati emersi dal test site le attività sono state estese a tutto il territorio nazionale ed in particolare, alla luce dell'esperienza maturata si è proceduto:
Alla
verifica del data set delle stazioni che ha presentato non pochi problemi
causati dalla sovrapposizione di sigle diverse per una stessa stazione
e dalla non disponibilità della gran parte dei registri di stazione
che, persi nel tempo o non immediatamente disponibili, non hanno facilitato
l'opera di verifica dei parametri di stazione.
All'inserimento
dei diversi file fasi provenienti dalle diverse reti sismometriche locali
nel file fasi collezionato dall'ING a partire dai dati rilevati
dalle stazioni della Rete Sismica Nazionale Centralizzata (RSNC) e, successivamente,
al controllo delle duplicazioni delle informazioni e della esatta assegnazione
del codice di coincidenza per le fasi appartenenti allo stesso evento.
All'analisi
delle magnitudo Wood Anderson (WA) e Wood Anderson sintetico
(SWA) al fine di formare un set di magnitudo di riferimento per la taratura
di relazioni con la durata e l'ampiezza delle registrazioni.
Complessivamente le attività concluse sono le seguenti:
Raccolta
di tutti i dati in un unico data base e verifica degli eventuali errori
o sovrapposizioni di dati.
Assegnazione
degli identificativi di coincidenza dei diversi eventi.
Definizione
di modelli di velocità "regionali" per l'area campione.
Definizione
delle modalità di revisione delle magnitudo applicabili al data
set completo e calcolo delle magnitudo stesse.
Realizzazione
di una banca dati per l'archiviazione, controllo e aggiornamento delle
informazioni (localizzazioni, fasi e stazioni) fornite dalle diverse U.R.
La banca dati è stata implementata utilizzando Access 97 in ambiente
PC.
Integrazione
nel gruppo di lavoro degli operatori del SSN che hanno espresso il loro
interesse a partecipare all'iniziativa e che hanno reso disponibili i dati
delle stazioni digitali di loro competenza ubicate in Umbria, Abruzzo e
Marche.
Attualmente si sta procedendo alla:
Verifica
automatica finale del file delle fasi implementato per tutto il territorio
nazionale che verrà entro il mese di dicembre utilizzato per la
definizione dei diversi modelli crostali.
Ricalcolo
omogeneo delle magnitudo per il data set nazionale
Di seguito vengono riportate le relazioni sintetiche che descrivono le attività svolte dalle singole U.R. impegnate nel progetto e redatte dalle U.R. stesse.
Contributo dell'U.R. Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste/Centro di Ricerche Sismologiche di Udine alla compilazione del catalogo strumentale post con particolare riferimento all'area nord-orientale
(A cura di: A. Govoni, G.
Renner, G. Durì)
Nell'ambito del sottoprogetto 5.1.3, l'U.R. dei Dipartimenti "Centro Ricerche Sismologiche e Oceanologia e Geofisica Ambientale" dell'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale OGS (ex Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste) ha sviluppato le seguenti attività:
Messa
a punto del data set dei tempi di arrivo per la Rete Sismica del Friuli
Venezia-Giulia (RSFVG), relativo al periodo 1981
Sono state assemblate e ‘ri-formattate' secondo uno standard concordato, un totale di 72579 fasi P e di 54804 fasi S relative al periodo in questione provenienti da tutte le stazioni gestite dall'Ente, che, con modalità e configurazione diverse, coprono la parte orientale del Veneto, il Trentino Alto-Adige ed il Friuli Venezia-Giulia. Sono state aggiunte anche tutte le fasi di stazioni estere utili alla localizzazione degli eventi di frontiera. Il data set locale implementato è stato trasferito all'U.R. OGS MC che ha verificato e corretto gli eventuali errori grossolani, incongruenze, ecc. e successivamente inviato all'U.R. ING RM per la sua integrazione nel data set nazionale. Inoltre all'U.R. OGS MC sono stati inviati i dati relativi ai terremoti registrati dalla stazione WWSSN - TRI (Trieste) dalla seconda metà del 1988 al primo semestre del 1992.
Verifica
delle informazioni relative alle diverse configurazioni della rete RSFVG
(già RSINO);
Come ricordato in Monachesi e Gasperini (1999), le informazioni relative alla configurazione ed alle modalità di funzionamento e gestione di tutte le stazioni sismometriche utilizzate per le letture, sono state recuperate, opportunamente verificate e comunicate all'U.R. OGS MC per l'inserimento nel data set unificato delle stazioni, strumento di lavoro indispensabile per la creazione del catalogo.
Recupero
di letture da nastri analogici per il periodo 1988
Nel
periodo 1988 la RSFVG (allora RSINO) ha acquisito i dati con un sistema
digitale EarthData, mantenendo in parallelo il vecchio sistema analogico
che registrava i dati in continuo su nastri a 14 piste. Ad un'analisi accurata
condotta da G. Renner è risultato che un non ottimale configurazione
dei trigger del sistema digitale ha portato, probabilmente in diversi
casi, ad una perdita di dati analizzati per la compilazione del bollettino.
Stime accurate sono difficili, ma è possibile affermare che il catalogo
OGS per il periodo in questione sia incompleto in bassa magnitudo per un
fattore dell'ordine del 5% (10% nella peggiore delle ipotesi) degli eventi
complessivi. Particolarmente affetta da incompletezza dovrebbe essere l'attività
sismica ai confini della zona coperta dalla rete. Per questo motivo è
stato avviato un progetto di recupero delle forme d'onda registrate nel
periodo di sovrapposizione con i nastri magnetici. A tale scopo il vecchio
registratore magnetico a 14 piste è stato "interfacciato", tramite
opportuni circuiti elettronici, ad un PC dotato di scheda di conversione
A/D ed è stato realizzato un primo programma di acquisizione dati.
Allo stato attuale, ci sono ancora alcuni problemi da risolvere sia nella
parte software di acquisizione (decodifica affidabile del segnale DCF presente
sui nastri, saltuari problemi di buffer-under run sui canali DMA
dovuti alla piattaforma Windows) sia nella parte di controllo del
registratore (in particolare la gestione degli inceppamenti del nastro).
Ciò ha ritardato notevolmente la realizzazione del progetto, allo
stato attuale sono stati recuperati da G. Renner, tramite i preesistenti
playbacks su carta, soltanto i dati relativi ai primi otto mesi
del 1988. I dati sono disponibili e, come di routine nel progetto,
verranno comunicati all'U.R. OGS MC.
Contributo dell'U.R. del Dipartimento per lo Studio del Territorio e delle Sue Risorse dell'Università di Genova alla compilazione del catalogo strumentale post con particolare riferimento all'area nord-occidentale
(A cura di: P. Augliera, M. Cattaneo, D. Spallarossa)
Nell'ambito del sottoprogetto 5.1.3, l'U.R. del Dipartimento per lo studio del Territorio e delle sue Risorse (ex DISTER, Dipartimento di Scienze della Terra) dell'Università di Genova (DIPTERIS-GE) ha sviluppato le seguenti attività:
Messa
a punto del data set dei tempi di arrivo per la Rete Sismica Ligure-Piemontese
(Rete IGG), relativo al periodo 1981.
Verifica
delle informazioni relative alle varie stazioni della rete IGG.
Costruzione
di modelli di propagazione, per la localizzazione degli eventi relativi
al data set complessivo dei tempi di arrivo.
Verifica
di congruenza dei dati di magnitudo.
Riguardo
al primo punto, sono state riordinate e "formattate" 115255 fasi P e 75929
fasi S. Queste sono state rese disponibili al progetto e distribuite in
formato Hypo71.
Riguardo
al secondo punto, sotto il coordinamento dell'U.R. OGS MC, le
informazioni relative alle stazioni sismiche della rete IGG sono state
inserite nel data base delle stazioni, strumento di lavoro indispensabile
per la creazione del catalogo.
Il
terzo punto è quello che ha richiesto il maggior impegno all'Unità.
La determinazione dei modelli di propagazione atti a localizzare eventi
sismici registrati da reti sia locali che regionali richiede infatti una
procedura non standard: si è deciso di sviluppare questa procedura
su un data set più ridotto, relativo ai dati del solo settore
Centro-Settentrionale dell'Appennino. Per la determinazione del modello
di propagazione ottimale per la localizzazione degli eventi del catalogo,
l'approccio seguito è stato quello denominato Joint Hypocenter
Determination (JHD).
Senza
entrare nel dettaglio, e nelle problematiche, del metodo, bisogna rimarcare
che questo problema inverso è fortemente non lineare. In questi
casi è vieppiù necessario iniziare la procedura con parametri
molto ragionevoli, in modo da poter utilizzare un approccio di tipo perturbativo.
In altre parole, occorre disporre di un insieme di eventi con una buona
localizzazione a priori, e di un buon modello di propagazione iniziale.
Nel nostro caso, ciò ha comportato una selezione molto rigorosa
dei dati in ingresso: i tempi di arrivo riportati nel data set sono
talvolta affetti da errori piuttosto vistosi. Inoltre la copertura degli
eventi (ossia il numero di stazioni che hanno registrato le varie fasi,
e la loro distribuzione geografica intorno all'epicentro) risulta molto
disomogenea. Si è quindi effettuata una selezione, basata su criteri
di completezza e congruità.
Data
l'estensione dell'area in esame, si è deciso in questa prima fase
di utilizzare un modello unidimensionale con correzione di stazione. Ciò
significa che si assume il campo di velocità come dipendente solo
dalla profondità le eventuali eterogeneità riguardanti la
parte più superficiale della crosta, in corrispondenza delle stazioni,
vengono (parzialmente) modellate da un termine statico di correzione. Questo
approccio viene comunemente usato anche come primo passo per una tomografia
tridimensionale.
Come
modello iniziale di velocità, si è adottato quello ottenuto
da Cattaneo et al. (1999) analizzando i dati della sequenza Umbro-Marchigiana
del 1997 registrata dalla rete temporanea GNDT e dalle reti regionali di
Marche, Umbria e Abruzzo.
Questo
modello, pur essendo finalizzato alla localizzazione di eventi strettamente
in zona di catena appenninica, può essere considerato un buon punto
di partenza anche per l'area (molto più estesa) in esame.
Per
l'inversione contemporanea per localizzazione e modello di velocità,
si è utilizzato il codice Simulps12 (Thurber, 1983; Eberhart-Phillips,
1993) con leggere modifiche introdotte dall'U.R. di Genova. Tale codice
consente di risolvere il problema non lineare in modo iterativo, separando
nel corso delle iterazioni le incognite legate alla localizzazione da quelle
legate al modello di propagazione. Ciò consente di smorzare in modo
differenziato i vari passi di inversione, e quindi di ottenere soluzioni
più stabili ed affidabili.
Una
volta ottenuto il modello di propagazione, ed i termini correttivi di stazione,
si può procedere alla localizzazione del data set completo
delle fasi. A questo scopo, si può utilizzare sempre il codice
Simulps12,
mantenendo bloccato il modello di localizzazione ed invertendo solo per
i parametri focali.
Purtroppo,
non sempre la quantità e qualità dei dati è sufficiente
per garantire una buona localizzazione: in particolare molto spesso la
profondità è molto mal vincolata, data l'alta distanza media
tra le stazioni. In questo caso, la procedura automatica di localizzazione
può "cadere" in un minimo relativo, fornendo una soluzione poco
attendibile.
Per
ridurre le conseguenze di questo problema, oltre all'usuale localizzazione,
si sono effettuate altre inversioni vincolando, per ogni evento, la profondità
ad un particolare valore. Inoltre, a volte i dati a disposizione sono relativi
soltanto a stazioni piuttosto lontane dall'epicentro: in questo caso, come
già detto la procedura di localizzazione Simulps12 non è
in grado di gestire percorsi di raggio molto lunghi. Per tali eventi, una
localizzazione "tradizionale", utilizzando per esempio il codice Hypoellipse
(Lahr, 1979), può dare risultati più attendibili. Per tali
casi, la profondità è stata bloccata a 10 km, e si è
pressoché eliminato il peso in distanza.
In
conclusione, per ogni evento si avevano a disposizione 10 localizzazioni:
una a profondità libera, 8 a varie profondità e una da modello
semplificato. Per scegliere automaticamente, tra queste localizzazioni,
quella più attendibile, ossia quella che meglio risponde a criteri
non solo di accordo coi dati, ma anche di ragionevolezza, si è adottata
una strategia di controllo multiplo di vari parametri: il dato selezionato
costituisce l'informazione di sintesi per ogni evento.
Per
il quarto punto, sono state sviluppate procedure per il calcolo automatico
di ampiezza, durata e magnitudo sulle stazioni a 3 componenti della Rete
IGG per il periodo 1996.
Contributo
dell'U.R. del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna
alla compilazione
del catalogo strumentale post con particolare riferimento
alla rivalutazione della magnitudo
(A
cura di: P. Gasperini, L. Orlanducci e G. Vannucci)
Per
la valutazione della magnitudo locale presso l'ING viene prevalentemente
utilizzata la durata della coda del sismogramma attraverso la relazione
proposta da Console et. al. (1989). Occorre notare che per ricavare tale
relazione gli autori non hanno effettuato un confronto diretto con magnitudo
WA o SWA ma solo con altre magnitudo durata calcolate con la formula di
Lee et al (1972). Senza entrare nel merito della validità dell'approccio
proposto occorre notare che ci sono alcuni indizi che fanno sospettare
che la formula di Console et. al. (1989) tenda a sovrastimare le basse
magnitudo ed a sottostimare quelle più alte. D'altra parte anche
le magnitudo in ampiezza calcolate dai dati della rete di acquisizione
in tempo reale presentano notevoli incertezze legate sia alla prevalenza
di componenti verticali, sia alla presenza di registrazioni saturate o
rumorose, che alla reale possibilità di conoscere l'amplificazione
assoluta del sistema stesso.
Per
fornire un insieme affidabile di magnitudo locali di riferimento da utilizzare
per il confronto si è proceduto in una prima fase alla costruzione
di un data base di stime di ampiezze Wood-Anderson (WA) dedotte
sia dai dati, disponibili fino al 1989, delle due coppie di strumenti che
hanno operato presso la stazione WWSSN di Trieste (TRI) gestita dall'OGS
e presso l'Osservatorio di Roma Monteporzio (RMP) dell'ING, che ricavate
sinteticamente (SWA) da registrazioni Broad-Band (BB) della rete
Mednet, disponibili a partire dal 1990.
Per
la stazione WA di TRI sono state inserite manualmente tutte le stime di
magnitudo Mwa indicate sui bollettini dal 1979 al 1989 (circa 1000) con
le relative distanze epicentrali utilizzate per il calcolo. Le ampiezze
sono state ricavate dalle magnitudo applicando inversamente la legge di
attenuazione adottata dai ricercatori di Trieste (Finetti e Morelli, 1972).
Le ampiezze ottenute sono state inoltre corrette (moltiplicandole per un
fattore 2/3) dall'errore introdotto dalla pratica, seguita presso TRI,
di calcolare l'ampiezza come somma vettoriale e non come media delle due
componenti. Per RMP la fonte più completa disponibile è risultata
essere il file del catalogo sismico dell'ING. Dai record di catalogo
(in tutto 555) contenenti l'indicazione "RM" come fonte della magnitudo
è stata ricavata, usando la tabella di attenuazione in uso presso
l'ING, l'ampiezza presunta sulla base della distanza epicentrale dedotta
dal catalogo stesso. Complessivamente per le due stazioni sono state ricavate
circa 1500 stime di ampiezze WA relativamente al periodo 1975.
Per
quanto riguarda i dati BB, a partire da un catalogo di eventi sismici localizzati
sulla base dei dati ING si è proceduto dapprima a richiedere al
sito IRIS (dmc.iris.Washington.edu), tramite la procedura di interrogazione
automatica via posta elettronica (breq_fast) i dati relativi alle
forme d'onda memorizzate disponibili per tutte le stazioni BB che si trovavano
all'interno di un raggio di 600 km da ogni evento con magnitudo maggiore
di 4.5. Quindi la soglia è stata progressivamente ridotta fino al
valore minimo di 2.5 solo per un campione limitato di eventi ma in modo
da mantenere il più possibile omogeneità spaziale e temporale.
Sebbene alcuni dati BB relativi alla sola stazione dell'Aquila (AQU) siano
disponibili già dal 1988 è solo dal 1990 che è pienamente
operativa la rete BB Mednet dell'ING. Inoltre sono stati richiesti
dati di terremoti solo fino al 1995, in quanto oltre tale data le stazioni
Mednet non risultavano presenti sul data base di IRIS.
Le forme d'onda sono state visualizzate allo scopo di verificare che ogni registrazione contenesse effettivamente una fase sismica correlabile con l'evento in esame. Sono state analizzate le tracce digitalizzate a 20 Hz dei canali Broad-Band BHE (componente E-W) e BHN (componente N-S). E' possibile che tali dati, a causa della presenza del filtro anti-aliasing a 8 Hz, possano non riprodurre fedelmente il segnale osservabile sul WA nel campo vicino (meno di 50뀬 km) mentre non dovrebbero invece presentare alcun problema nel campo lontano.
Attraverso
una versione modificata del programma Fortran "Magml", scritto da Salvatore
Mazza ed in uso da un paio di anni presso l'ING per la stima in tempo reale
della Ml, sul segnale digitale è stata eseguita la deconvoluzione
numerica dello spettro di risposta in velocità del sismometro BB
quindi è stato eseguita la convoluzione dello spettro di risposta
del WA utilizzando i valori modificati dei parametri suggeriti da Hurhammer
et al. (1990) (V=2080, T=0.8, H=0.7). In tutto sono state ottenute circa
250 osservazioni relative a 162 terremoti nel periodo dal 1990 al 1995.
Al
fine di valutare l'applicabilità all'area italiana della legge di
attenuazione di Richter (1935) è stata eseguita un'inversione della
funzione di attenuazione simultaneamente al calcolo delle magnitudo e dei
residui di stazione. Tale inversione è stata effettuata separatamente
per le osservazioni sia WA e SWA in quanto i due insiemi non possiedono
stazioni comuni. Sono stati ricavati sia i parametri di una legge analitica
proposta da Hutton e Boore (1987), sia, seguendo il metodo suggerito da
Hurhammer et al (1990), i singoli valori della funzione di attenuazione
a differenti distanze epicentrali inseriti come parametri incogniti nelle
equazioni di osservazione assieme alle magnitudo ed ai residui di stazione. In
entrambi i casi il sistema di equazioni sovrabbondanti è stato invertito
ai minimi quadrati imponendo, attraverso opportune equazioni aggiuntive,
il valore di LogAo=Dž a 100
km e la somma dei residui di stazione essere nulla.
Sebbene,
a causa della cattiva distribuzione spaziale degli eventi e delle stazioni,
non sia stato possibile vincolare soddisfacentemente le soluzioni si può
dedurre, sia dai dati WA che SWA, che la legge di attenuazione per l'Italia
corrisponde abbastanza bene a quella di Richter (1935). Per motivi di compatibilità
e consistenza si è quindi deciso di utilizzare quest'ultima per
il calcolo delle magnitudo. In tutto sono state rese disponibili 944 stime
di magnitudo relativamente al periodo 1981. Tali stime tuttavia si
riferiscono ad una minoranza dei terremoti effettivamente registrati e
localizzati in Italia in tali anni. Si è pertanto proceduto alla
taratura di una nuova relazione per la magnitudo durata del tipo di quella
proposta da Lee et al (1972) sulla base delle magnitudo WA e SWA ricavate
in precedenza. Sono stati analizzati i dati provenienti dal data base
ING per il periodo dal 1984 al 1995 associando, sulla base del tempo origine,
ogni stima di magnitudo WA ed SWA con le stime di durata disponibili. Questo
ha portato ad un insieme di 2656 osservazioni (di cui 1150 relative a terremoti
con SWA calcolata e 1506 con WA calcolata) che sono state utilizzate per
calcolare i parametri di regressioni lineari di Mwa con il logaritmo della
durata e la distanza. Una procedura simile è stata adottata per
ricavare una relazione empirica con Mwa valida per le ampiezze riportate
nel data base ING. Tali relazioni possono essere applicate a tutti
dati presenti nel data base definitivo per ricavare magnitudo ampiezza
e durata.
Contributo
dell'U.R. dell'Osservatorio Geofisico Sperimentale di Macerata alla compilazione
del catalogo strumentale post con particolare riferimento all'area
umbro-marchigiana-abruzzese
(A
cura di: H. Coppari, M. Frapiccini, G. Monachesi, S. Parolai e L. Trojani)
Nell'ambito
del sottoprogetto 5.1.3, l'U.R. dell'Osservatorio Geofisico Sperimentale
di Macerata ha svolto le seguenti attività:
Riordino
del data set dei tempi di arrivo della Rete Sismometrica Marchigiana (RSM),
per il periodo 1981.
I
dati rilevati dalle stazioni della RSM, inseriti manualmente nel data set
della rete locale, sono stati confrontati sistematicamente con gli originali
cartacei per individuare eventuali errori grossolani di digitazione. Dove
possibile si è proceduto anche alla lettura delle durate dei sismogrammi,
disponibili per circa il 46 % dei dati rilevati dalla RSM.
Complessivamente
sono stati resi disponibili per l'implementazione del data set nazionale
circa 35.000 fasi di cui 24.000 Pg e 11.000 Pn. I dati, organizzati in
una tabella di Access, sono già stati importati nel data
base delle fasi implementato per il territorio nazionale dall'U.R.
ING.
Verifica
delle informazioni sulle stazioni sismometriche per cui si disponeva di
fasi.
La
verifica si è resa necessaria data la presenza nel data set
nazionale inizialmente disponibile di sigle e coordinate anche significativamente
diverse che identificavano uno stesso sito. Inoltre il data set
è stato completato per quanto possibile con le informazioni relative
alla quota, alla geologia di superficie, alla rete sismometrica di afferenza
e al tipo di strumentazione adottato.
Complessivamente
si dispone di informazioni per 378 stazioni del territorio nazionale e
174 di stazioni estere. I dati sono stati organizzati in una tabella di
Access relazionabile al file delle fasi.
Verifica
e formattazione dei dati forniti dalle diverse U.R. impegnate nel progetto.
Ogni
U.R. afferente al progetto ha una sua logica di archiviazione dei dati
e utilizza formati diversi a seconda delle proprie necessità.
Prima
della implementazione del file nazionale si rendeva quindi necessario
standardizzare i formati di input. Dopo una sintetica analisi dei
diversi formati in uso, si è concordemente deciso di adottare per
l'interscambio dei dati e per la compilazione del file di input,
il formato Hypo71.
I
diversi files messi a disposizione dalle diverse U.R. partecipanti
al progetto sono stati quindi verificati sia per un controllo del formato
che per eliminare gli eventuali dati provenienti da stazioni diverse da
quelle afferenti a ciascuna rete locale, allo scopo di minimizzare il rischio
di duplicazioni all'interno del data set nazionale.
Contributo
alla verifica del data set nazionale implementato dalla U.R. ING.
Si
è collaborato con l'U.R. ING nella individuazione dei potenziali
errori contenuti nel file fasi e delle procedure semiautomatiche
che potevano averli generati.
Gli errori evidenziati sono stati successivamente eliminati mediante applicativi ad hoc sviluppati dalla U.R. ING.
Implementazione
dei dati per il calcolo della magnitudo.
L'analisi
del data set nazionale ha evidenziato una carenza di informazioni
necessarie alla ricalibrazione di una formula ‘robusta' per il calcolo
della magnitudo con la durata. Al fine di aumentare il numero di osservazioni
disponibili allo scopo, l'U.R. ha raccolto in un file tutte le informazioni
sulle magnitudo calcolate dalla convulizione a Wood Anderson dei
segnali registrati dai sismometri L4DžD per tutti gli eventi regionali
registrati dalle stazioni digitali della RSM dopo il 1996.
Sviluppo
del data base "Catalogo Sismometrico Nazionale".
Attualmente
l'U.R. sta progettando e realizzando il data base che conterrà
tutti i dati di input (tabelle stazioni, fasi, modelli crostali
e apparati) e i risultati (tabelle ipocentri e
output stazioni).
Il data base verrà pubblicato su CD-ROM entro i primi mesi
del 2000.
Contributo dell'U.R. dell'Istituto
Nazionale di Geofisica alla compilazione del catalogo strumentale post
(A
cura di: R.
Di Giovambattista, A. Marchetti e L. Moroncelli)
L'Istituto Nazionale di Geofisica (ING) ha contribuito al sottoprogetto realizzando le procedure necessarie per l'integrazione dei dati e creando la base dei dati mediante l'integrazione dei parametri sismometrici messi a disposizione dall'ING e da tutti i partecipanti al progetto.
Il lavoro è stato articolato in 4 fasi:
1. Valutazione
dei dati disponibili
Già nel 1988 un gruppo di lavoro aveva avviato una revisione del catalogo strumentale, segnalando contestualmente delle difficoltà operative derivanti dalla presenza contemporanea all'interno dei cataloghi strumentali di più sigle (temporanee, definitive, internazionali) assegnate ad una stessa stazione di rilevamento (Giardini et al., 1988). Al fine di evitare errori di duplicazione di fasi, o di permanenza per uno stesso evento sismico di dati preliminari e definitivi, è stata condotta una attenta analisi mirata alla identificazione di tutte le sigle con le quali una stessa stazione è stata identificata nel corso degli anni nelle singole reti. Dal momento che tale informazione non sempre era stata memorizzata nei singoli centri, è stato effettuato un controllo diretto sulle fasi mediante l'identificazione di sigle che presentavano sistematicamente tempi di arrivo identici. Tale operazione, congiuntamente con una revisione delle coordinate delle stazioni ha prodotto un file delle stazioni che è stato utilizzato in tutte le successive fasi di lavoro.
2. Valutazione
della presenza dei dati delle reti locali nel data base ING
Il data base dell'ING è stato costruito nel corso degli anni associando i dati che venivano resi disponibili da reti locali operanti nel territorio nazionale con i dati rilevati dalla RSNC (Barba et al., 1995). Questa operazione di integrazione non ha avuto però nel corso degli anni un carattere di continuità. In molti casi i dati di reti locali pervenivano all'ING con un ritardo eccessivo per poter essere inclusi nei bollettini definitivi prima della loro pubblicazione. Inoltre in alcuni casi, successive rivalutazioni dei dati raccolti dalle reti locali hanno reso disponibili ulteriori dati che non erano confluiti nel data base ING o dati più accurati con i quali sostituire le letture preliminari. Un'analisi statistica ha fornito indicazione su base quindicinale dei dati presenti nel data base ING di tutte le stazioni delle reti locali gestite dalle U.R. afferenti al sottoprogetto. I risultati sono stati trasmessi alle varie U.R. che hanno quindi provveduto a fornire all'ING gli ulteriori dati disponibili.
3. Implementazione
delle procedure per l'associazione dei dati
Per l'associazione dei dati sono state modificate delle procedure automatiche operanti nel centro dati dell'ING (Smriglio e Valensise, 1985). Un lavoro preliminare è consistito nel predisporre procedure idonee per la omogeneizzazione dei dati, trasformando il formato di memorizzazione dai singoli formati adottati ad un unico formato standard concordato (input Hypo). I programmi di associazione sono stati modificati in modo tale da consentire l'introduzione dell'informazione del peso associato alle singole letture e l'applicazione contemporanea di più criteri di compatibilità spazio-temporale delle letture in modo tale da limitare le associazioni erronee nel caso di più eventi simultanei. Alla data di compilazione di questa relazione sintetica sono state complessivamente associate più di 151000 fasi.
4. Realizzazioni
di controlli automatici
La manipolazione e l'associazione di un numero così elevato di fasi può essere fatta solo mediante procedure automatiche basate su opportuni algoritmi che si avvalgono di relazioni empiriche che sono state raffinate nel corso degli anni. Tuttavia sulla base di criteri automatici cattive associazioni possono sempre verificarsi, ad esempio nel caso di eventi sismici contemporanei in aree adiacenti, o di sequenze sismiche con eventi molto ravvicinati nel tempo, e solo un attento controllo manuale effettuato dai sismologi può rivelarle. Al fine di limitare tale operazione di editing del catalogo sono state realizzate nuove procedure che sulla base dei dati statistici derivanti dalla localizzazione degli eventi associati hanno segnalato gli eventi che presentavano errori di localizzazione o residui di stazione troppo elevati. Una successiva revisione di tali eventi mediante procedure interattive ha consentito di migliorare la stima dei parametri ipocentrali di tali eventi rimovendo cattive associazioni o letture di fasi non attendibili.
Contributo dell'U.R. Università
della Calabria alla compilazione del catalogo strumentale post con
particolare riferimento alla Calabria
(A cura di: I. Guerra, A. Gervasi e A. Moretti)
La struttura della Rete Sismica Regionale della Calabria
1. I punti di rilevamento
La configurazione attuale della Rete Sismica Regionale della Calabria è riportata in figura 1. Essa è composta da una stazione a registrazione locale su carta (MMN), cui è affiancata da oltre tre anni una stazione Lennartz MARS_88 (registrazione digitale a trigger su floppy disk), da una stazione (ACI) installata nella sede del Dipartimento di Scienze della Terra e da nove stazioni periferiche centralizzate via radio. Tutte le stazioni sono a sola componente verticale. Il segnale del tempo per MMN è generato da un orologio a correzione automatica (DCF) ed è pertanto del tutto affidabile.
E' da sottolineare la complessità del sistema di trasmissioni radio: il segnale da FE2 arriva alla centrale di registrazione dopo essere transitato oltre che per le stazioni di PA2 e SE2, dove vengono miscelati ai segnali in transito quelli generati dallo strumento locale, anche attraverso due ulteriori ponti installati in postazioni a vista.
2. Curve di riposta
Le
curve di risposta delle stazioni possono essere ricavate da registrazioni
esistenti in archivio, effettuate tuttavia senza regolarità. Le
polarità sono attendibili.
3. La centrale di registrazione
Fino al 1992, le letture venivano effettuate dopo aver visualizzato su carta, alla scala 1 cm/sec, le registrazioni su nastro magnetico analogico. Attualmente, i segnali provenienti dalle postazioni periferiche, discriminati e demodulati, e quello della stazione locale vengono digitalizzati ad inviati ad un PC che provvede alla loro memorizzazione continua. I tratti utili di registrazione, individuati dai monitor, vengono archiviati e possono essere utilizzati per l'analisi da una serie di PC collegati in rete. Tutto il software di acquisizione e di gestione dei dati è stato realizzato in proprio.
3.1 - Sistema del tempo
La sincronizzazione è assicurata da un orologio Patek Philippe a correzione automatica (DCF). La sua uscita viene inviata ad un dispositivo elettronico che genera un segnale modulato con un particolare codice BCD: questo viene inviato al registratore digitale insieme ai segnali sismici. Il sistema è del tutto affidabile.
Figura 1 - Distribuzione delle stazioni della Rete Sismica Regionale della Calabria.
Il numero dei segmenti tra i diversi punti corrisponde a quello dei segnali
sismici in transito sulla tratta radio.
3.2 - Magnitudo
La magnitudo viene calcolata con relazioni magnitudo-durata, definite per le diverse stazioni utilizzando come riferimento i valori ricavati dai bollettini dell'ING.
3.3 - Localizzazione degli ipocentri
Sono ovviamente disponibili tutti i programmi di localizzazione di più ampia diffusione, a partire da Hypo71. Non essendo tuttavia molto realistica la rappresentazione delle strutture della Calabria e della aree adiacenti con modelli piano-paralleli, si utilizza di solito il programma LME97 (Guerra, 1996), che consente di utilizzare per ciascun percorso ipocentro-stazione un diverso modello a strati omogenei con interfacce piane inclinate variamente.
3.4 - Disponibilità
dei dati
Con procedure di routine facilitate da software ad hoc, i tempi di arrivo letti sulle registrazioni digitali vengono rivisti dopo la localizzazione degli ipocentri e l'analisi degli scarti tra tempi osservati e calcolati. Con qualche irregolarità, dovuta essenzialmente a carenza di personale tecnico, sin dal 1978 le letture sono state trasmesse all'Istituto Nazionale di Geofisica: i dati prodotti dalla Rete Sismica Regionale della Calabria sono perciò reperibili nell'archivio di questo Ente.
Nell'archivio
della Rete della Calabria è disponibile anche un file contenente
le polarità dei primi movimenti osservati per gli epicentri che
ricadono tra 36°.5 e 42° di latitudine N e tra 9 e 18° di longitudine
E; tale file viene sistematicamente aggiornato con i dati via via pubblicati
dalle varie istituzioni nazionali ed internazionali.
Nell'ambito
dell'attività del Sottoprogetto 5.1.2 si è proceduto ad un'accurata
revisione di tutti tempi già letti ed utilizzabili per le localizzazioni,
ritrasmettendoli all'ING in file scritti in un nuovo formato che ne ha
facilitato l'associazione con quelli provenienti da altre fonti. Con l'occasione
si è provveduto ad eliminare qualche lacuna generata da occasionali
disguidi di varia natura verificatisi nel corso degli anni nella trasmissione
dei dati. Nella revisione si è tenuto conto anche delle osservazioni
eseguite a partire dal 1990 con una serie di sismografi digitali a tre
componenti del tipo Lennartz MARS_88FD, installati in postazioni temporanee
per periodi che in alcuni casi si sono protratti per qualche anno.
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