Evento Sismico della Lunigiana
(Massa-Carrara)
21/06/2013, ore 10:33:57 UTC,
MLINGV=5.2
-Lab: Laboratorio di
RIcerca in Sismologia
Sperimentale e Computazionale
Indice
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Localizzazione
Sequenza sismica in Lunigiana
Contesto sismotettonico
Carta strutturale dei bacini LunigianaGarfagnana
Pericolosità sismica dell’area
Mappe di scuotimento
Forme d’onda e spettri
Parametri di sorgente e meccanismo focale
Magnitudo Durata
Performance del sistema di Early Warning
Localizzazione
L’evento sismico è
stato registrato
dalla rete sismica
ISNet il 21 Giugno
2013 alle ore
10:33:57 UTC (ora
locale 11:33:57).
La magnitudo
locale ML
dell’evento stimata
con i soli dati della
rete ISNet è uguale
a 4.6 +/- 0.2, mentre
la magnitudo
momento Mw è
uguale a 5.0 +/- 0.2
Stazioni della rete ISNet
Localizzazione
Il terremoto è stato
localizzato dalla Rete
Sismica Nazionale
dell'INGV nel distretto
sismico: Alpi_Apuane.
La magnitudo locale
calcolata dall’INGV è 5.2
LAT (˚N)
44.15°
LON (˚E)
10.14°
Z (km)
5.1
MLINGV
5.2
SEQUENZA SISMICA in LUNIGIANA
dal 21/06/2013 alle ore 12:00 (UTC) del 24/06/2013
Distribuzione epicentrale dei terremoti con meccanismo
focale degli eventi principali aventi magnitudo (Ml)
compresa tra 3.6 e 5.2.
CONTESTO SISMOTETTONICO
Area
interessata
dalla
sequenza
sismica in Lunigiana
Brozzetti
et al.,
2009
L’ area interessata dalla sequenza sismica è caratterizzata da un sistema estensionale
controllato da un detachment est immergente, a basso angolo, noto come Etrurian Fault
System (EFS). Tale sistema si estende da nord a sud, dai bacini estensionali della
Lunigiana – Garfagnana fino al bordo occidentale del bacino del Tevere, per una
lunghezza di circa 350 km in direzione NNW-SSE (Boncio et al, 2010).
CARTA STRUTTURALE DEI BACINI DELLA LUNIGIANA E GARFAGNANA
Modificata da
Di Naccio et
al., in stampa
L’evento principale di magnitudo 5.2 è avvenuto secondo un meccanismo di rottura di tipo
distensivo con una piccola componente trascorrente, lungo un piano di faglia con direzione ENEWSW.
Il piano sismico preferenziale sembrerebbe avere un’immersione a NW, un’inclinazione di circa 50
e sembrerebbe far parte di una transfer-zone situata in prossimità del settore settentrionale delle
Alpi Apuane. Questa zona collega due segmenti dell’ EFS: quello a nord della Lunigiana con quello
a sud della Garfagnana.
Pericolosità sismica
Pericolosità sismica
dell’area epicentrale
(GdL, MPS, 2004; rif.
Ordinanza PCM del 28
aprile 2005, n.3519,
All. 1b) dalla quale si
rileva che l’area in cui
è avvenuto il
terremoto è a media
pericolosità.
Mappa di pericolosità sismica del territorio (fonte INGV, http://esse1gis.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 della lunigiana (MassaCarrara).
Mappe di scuotimento
La massima accelerazione e velocità del moto del suolo (PGA e PGV
rispettivamente) sono state registrate alla stazione di FVZ, Fivizzano (MassaCarrara), del DPC, Dipartimento Protezione Civile, distanza epicentrale di 11.1
km, e sono pari a 22.6 (%g) e 5.73 cm/s.
Mappe di scuotimento per la PGA (a sinistra) e la PGV (a sinistra) in area epicentrale.
Mappe di scuotimento
L’intensità
strumentale
nell’area epicentrale
corrisponde al VI
grado della scala
Mercalli Modificata
(fino a circa 30 km
dall’epicentro)
Mappa delle intensità strumentali dedotta dai
valori di PGA e PGV registrati nell’area
epicentrale
Forme d’onde e spettri
L’evento è stato registrato da 21 stazioni della rete ISNet. La stazione più
vicina all’epicentro è NAPI (Complesso Universitario Monte Sant’Angelo,
Napoli) ad una distanza epicentrale di 495 km; la stazione più lontana è MRN3
(Marsico Nuovo, Potenza) ad una distanza epicentrale di 619 km.
Esempi
di
sismogrammi
registrati
alle
componenti verticali delle stazioni velocimetriche
della rete ISNet in corrispondenza dell’evento. I
sismogrammi sono ordinati in funzione della
distanza epicentrale.
Spettri di spostamento della fase S per tutte le stazioni
ricavati per integrazione di dati velocimetrici,
normalizzati per la distanza ipocentrale e convertiti in
magnitudo momento. La stima media ottenuta per la
magnitudo momento è di 5.0 con una deviazione
standard pari a 0.2.
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 LevenbergMarquardt.
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).
LAT (˚N)
LON (˚E)
Z (km)
ML
Mw
Mo (Nm)
Fc (Hz)
Ro (m)
Δσ (MPa)
41.150
10.140
5.1
5.2
5.0
4.4e16
0.5
1556
0.3
Magnitudo Durata
La magnitudo Durata è stimata utilizzando la misura della durata dei
segnali registrati. La durata è definita come il tempo a partire dal quale
l’ampiezza del segnale diventa paragonabile al rumore pre-evento.
Per la misura della durata
alla rete ISNet si utilizzano
gli inviluppi delle forme
d’onda velocimetriche
registrate a ciascuna
stazione.
La figura a lato mostra
alcuni esempi degli inviluppi
delle tracce utilizzate per
questo evento.
Magnitudo Durata
La magnitudo durata è calcolata con la legge:
Md = -4.99 ( 0.28) + 4.53 ( 0.17) * log (τ)
Dove τ rappresenta la durata in secondi ottenuta come media delle
durate misurate a ciascuna stazione.
Questa legge è calibrata solo per eventi accaduti dentro la rete
ISNet e richiede l’aggiunta di un termine correttivo per la distanza,
per includere eventi lontani.
Per questo evento si trova:
< Τ > = 322 s Md = 6.4 (±0.2)
Magnitudo Durata
Il confronto tra Md ed ML può essere usato per discriminare un evento
accaduto dentro (o in prossimità) della rete da uno accaduto molto lontano da
essa. Utilizzando una singola stazione ed una serie di distanze di prova, si
calcola ML e la si confronta con Md. Il trend dei residui (Md - ML) in funzione
della distanza indica consente di discriminare i due casi.
La differenza
Md - ML
diminuisce
quando la
distanza di
prova
aumenta, ad
indicare che
l’evento è
lontano dalla
rete.
Magnitude residuals vs. distance,
Station SSB
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.
Simulazione offline dell’Early Warning “On-site”
In un sistema di EW “On-Site” vengono misurati due parametri sui primi 3 secondi
di segnale a partire dall’arrivo dell’onda P.
Pd = il picco di spostamento (che è
misurato sella componente verticale
delle tracce in spostamento)
τc = Il periodo medio (che è misurato
dal rapporto di velocità e spostamento
sui primi 3 secondi di segnale)
A partire dai valori di Pd e τc è possibile
definire un livello di allerta locale,
secondo lo schema mostrato a lato.
Le successive slide mostrano le misure di Pd e τc a due istanti di tempo differenti
Sinistra: La mappa rappresenta con una
scala di colori i valori di PGV osservati
sull’intero segnale (componenti orizzontali)
Destra: Misure real-time di Pd e τc al variare del
tempo: le stazioni compaiono sulla mappa con colore
grigio al tempo del picking e dopo 3 secondi ciascuna
stazione si colora in base al proprio livello di allerta.
Performance del sistema di Early Warning
PRESTo
Il Sistema PRESTo non ha
dichiarato alcun evento a
causa del basso numero di
fasi P rilevate
Il numero minimo di Fasi P
per la dichiarazione di un
evento è fissato a 6.
Immagine dello schermo di
PRESTo durante l'evoluzione
del terremoto del
21 Giugno 2013
Simulazione offline dell’Early Warning “On-site”
Simulazione offline dell’Early Warning “On-site”
RISSC-Lab: Laboratorio
di RIcerca in Sismologia
Sperimentale
e Computazionale
Università degli studi
di Napoli Federico II
AMRA S. c. a r. l.
Analisi e Monitoraggio
del Rischio Ambientale
Adinolfi G. M., Colombelli S., Del Gaudio S., Elia L., Martino C.,
Orefice A., Scala A., Serlenga V., Zollo A.
con la collaborazione dell’intero gruppo RISSC-Lab.
Link utili:
ISNet Bulletin
http://isnet.na.infn.it/cgi-bin/isnet-events/isnet.cgi
PRESTo Bulletin
ISNet
http://isnet.na.infn.it/PRESToWeb/Bulletin.php
http://isnet.fisica.unina.it/
RISSC-lab
http://www.rissclab.unina.it/