Sistemi di Allerta Sismica
Immediata (“Early Warning”) per
la mitigazione degli effetti dei
terremoti
Prof. Aldo Zollo
Università degli Studi di Napoli “Federico II”
Centro Regionale di Competenza AMRA
Terremoti in Italia
Sismicità attuale
ultimi 5 anni
Sismicità storica
Mappa delle massime intensità osservate nell’ultimo millennio
Rischio Sismico
rischio
pericolosità
vulnerabilità
esposizione
Mitigazione del rischio
• Potenziamento del sistema di
monitoraggio e delle metodologie di
osservazione
• Simulazione e predizione di
scenari realistici di scuotimento
sismico
• Interventi sul patrimonio edilizio
•Attività educative ed informative
Allerta Sismica
Immediata
(Early Warning Sismico)
“Early warning” sismico
• COS’E’
un sistema di allerta sismica
immediata (early warning sismico)
• PERCHE’
Un sistema di early warning
sismico in Campania
• QUALE
la concezione e l’architettura del
sistema
• COME
vengono stimati in tempo reale la
localizzazione e magnitudo
Sistema Early Warning Sismico:
Idea di Base
EPIC

• Si basa sulla differenza tra la velocità di propagazione delle onde
sismiche nel sottosuolo e quella dei segnali analogici(digitali)
trasmessi via radio (o cavo)
• In funzione della distanza dall’area sorgente di un forte terremoto,
l’informazione circa la sua localizzazione e magnitudo può
raggiungere il sito “potenzialmente a rischio” da qualche decina a
pochi secondi prima dell’arrivo delle onde sismiche di ampiezza
più rilevante.
Usi potenziali dell’Early Warning
Azioni Individuali:
Misure protettive in casa, posti di lavoro, aule scolastiche quali la messa
in sicurezza sotto banchi, strutture portanti
-allontanamento immediato da dispositivi chimici, impianti pericolosi,
infrastrutture lavorative instabili (edilizia, pulizia..)
Azioni Automatiche:
- Attivazione di meccanismi di rallentamento/stop di sistemi di trasporto di
materiali in aree industriali
- Annullamento atterraggio di aeroplani
- Arresto del traffico all’imbocco di ponti / autostrade a rischio
- Disattivazione di impianti chimici industriali
- Protezione,controllo, temporanea disattivazione delle reti del gas,
elettriche
- Attivazione di meccanismi di controllo semi-attivo degli edifici (in fase
sperimentale in Giappone)
- back-up dati e spegnimento di sistemi di calcolo di particolare rilevanza
Sistemi di “Early Warning” sismico
nel mondo
• “Regionali”
> Rete sismica nell’area sorgente dei terremoti ed
area target distante
–
–
–
–
Taiwan
Città del Messico
Bucharest
Regione Campania (in costruzione)
• “In-situ”
> rete sismica o singoli sensori disposti sull’area
target
– Giappone
Sistema Early Warning tipo
“Regionale”
La rete sismica di Taiwan in area sorgente dei terremoti è in grado di valutare
in meno di 5 sec la magnitudo dell’evento. Questa informazione è inviata con
un anticipo di 20-30 secondi lungo la costa.
Sistema Early Warning
tipo “In-Situ”
Il sistema Uredas in Giappone è installato lungo la linea ferroviaria
Shinkansen. E’ capace di predire magnitudo e distanza dell’evento
potenzialmente distruttivo a partire dall’analisi dei primi secondi delle onde P.
Il prototipo di sistema “Early
Warning” sismico in Campania
E’ un progetto pilota per la sperimentazione di un
sistema di early warning sismico nella Regione
Campania e per la valutazione rapida dello scenario
di danno atteso in seguito a forti terremoti
Tempi di realizzazione:
fine 2005  completamento della rete sismica per il rilevamento in
tempo reale
fine 2006 implementazione del sistema di trasmissione dati
Enti finanziatori:
Regione Campania- Settore Protezione Civile
AMRA Centro Regionale di Competenza sui Rischi Ambientali
WHY WHAT HOW
Sismicità storica della Regione
Campania
Tyrrenian sea
Tasso di ricorrenza dei terremoti
Dati strumentali
(Boschi et al,2003)
southern
Apennines
M>4.0
M>5.0
M>6.0
Mappa di probabilita dei
terremoti moderati e forti (M5.5)
per i prossimi 10 anni (Cinti et
al., G3, 2005)
1 evento ogni
1.5 anni
1 evento ogni 4
anni
1 evento ogni
32 anni
Peculiarità e problemi
• Gli eventi moderati (M>4.5) sono di
interesse  impatto sociale,agibilità delle
infrastrutture
• Piccole distanze ipocentrali ridotte
finestre temporali per l’allerta immediata
• Eventi di rottura multipla complessità/
attendibilità della localizzazione e stima
della magnitudo
Obiettivi sensibili
citta of Napoli
4 città medie
ospedali
Linee ferroviarie
Autostrade
industrie
Linee elettriche/gas
Stazioni pompieri
Tempi caratteristici per l’EW in
Campania
Concetti generali del sistema EW in
Campania 1/2
Finestra
Temporale di
Allarme
Output
Early Warning
1-2 decine di
secondi
Stringa di dati:
localizzazione,
magnitudo con
relativi errori
X, DX, M, DM
Post-event
Warning
1-2 centinaia di Simulazione
scuotimento del
secondi
moto del suolo
Concetti generali del sistema EW in
Campania 2/2
EARLY WARNING
• Processi distribuiti di analisi e decisione (“virtual sub-net”
Taiwan)
• Continuo aggiornamento dei dati e diffusione dei
parametri di uscita (aumento progressivo dall’attendibilità
dei parametri stimati)
POST-EVENT WARNING
• scenario preliminare: misura ed interpolazione areale del
moto del suolo
• scenario dettagliato: simulazione della rottura e
propagazione delle onde usando semplici modelli
sorgente/propagazione
Localizzazione & Magnitudo in
Tempo Reale
• Localizzazione
– Problema concettualmente semplice, tecniche
standard o in via di sviluppo, precisione
elevata
• Magnitudo
– Problema concettualmente difficile,
regressioni empiriche su osservabili di misura
complessa, precisione bassa
Stima della Magnitudo in Tempo
Reale
Come sia possibile
avere in 3 sec di
segnale informazioni
sulla grandezza di un
terremoto la cui rottura
dura una decina di
secondi?
Problema scientifico aperto
Stima della Magnitudo in Tempo
Reale
Il periodo dominante del segnale nei primi 3
sec dipende dalla magnitudo !
Misura della magnitudo alla rete EW
in Campania
TPmax (4sec)
Magnitudo
Bagnoli (22 km)
Calitri(20 km)
Tpmax
Ampiezze di
picco delle onde P
ed S nei primi
secondi
Misura
dell’energia
sismica
Periodo
dominante
1980 Irpinia
earthquake
Ms=6.9
Allen & Kanamori,2003
M
Localizzazione: Approccio evolutivo
Dalla prima
registrazione dell’onda
P ad una stazione
della rete si ottiene
EQK
una localizzazione
preliminare che viene
STA1
via via aggiornata man
mano che altri dati
vengono acquisiti dalla
rete
SIMULAZIONE
TERREMOTO
IRPINIA
Conclusioni
Lo sviluppo e l’applicazione di sistemi “early warning” per la
difesa dagli effetti dei terremoti è la nuova frontiera della ricerca
scientifica e tecnologica della sismologia e dell’ingegneria sismica
E’ richiesto un’elevato grado di automazione delle procedure di
notifica dell’allerta e delle conseguenti azioni di mitigazione dei
danni  Alta affidabilità del sistema, sistemi avanzati di telecomunicazion e
In Regione Campania è in corso di realizzazione un sistema di
allerta sismica immediata all’avanguardia a livello internazionale il
cui utente principale sarà la Protezione Civile Regionale.
Va costruita l’interfaccia tra il sistema di allerta ed i potenziali
utilizzatori (Protezione Civile, operatori e gestori delle emergenze
sismiche, decision makers,..)  formazione, informazione ,
diffusione dei risultati,…