Terremoti e tsunami_ INGV

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia
TERREMOTI E RISCHIO SISMICO
- natura e origine dei terremoti
- propagazione delle onde sismiche
- distribuzione dei terremoti
- registrazione della forza di un terremoto
- terremoti in Italia
- difesa dai terremoti

Scarpata di faglia
Ipocentro
Epicentro
Piano di
faglia
Che cos’è un terremoto
È una VIBRAZIONE della terra prodotta da una rapida liberazione di
energia in qualche punto al suo interno

Che cos’è un terremoto
Le rocce della crosta sono sottoposte a sforzi causati dai movimenti delle
placche: il terremoto si genera nel momento in cui la roccia si rompe

Le faglieTipi di faglie
compressivadistensiva
trascorrente

Le faglieEsempi di faglie
DIRETTA INVERSA

Terremoto di San Francisco, 1906
Esempi di faglie
TRASCORRENTE
traccia della faglia

Terremoto di Kobe
(17 Gennaio 1995, Mw=7.2)
spostamento orizzontale e verticale
Esempi di faglie

Propagazione delle onde sismiche
ONDE DI COMPRESSIONE (longitudinali)
ONDE DI TAGLIO (trasversali)
ONDE DI SUPERFICIE

ONDE DI SUPERFICIE
Al loro passaggio, le particelle del materiale attraversato oscillano avanti e indietro nella
direzione di propagazione dell’onda.
Sono le più veloci fra le onde generate da un terremoto e dunque le prime registrate da un
sismogramma, da cui il nome di Onda P (Primaria).

ONDE DI SUPERFICIE
Provocano oscillazioni perpendicolari alla loro direzione di propagazione.
Sono meno veloci delle onde P e vengono registrate dopo di queste da un sismogramma, da cui il
nome di Onda S (Secondaria).

ONDE DI SUPERFICIE
Quando le onde interne raggiungono la superficie si trasformano in parte in onde superficiali,
che si propagano dall’epicentro lungo la superficie terrestre (simili ad increspature sulla
superficie dell’acqua)
Il movimento delle particelle
attraversate da queste onde è
trasversale e orizzontale
rispetto alla direzione di
propagazione delle onde
Simili a onde che si propagano
quando un sasso viene lanciato in
uno stagno. Fanno vibrare il
terreno secondo orbite ellittiche
e retrograde rispetto alla
direzione di propagazione
dell'onda

Epicentro
Nucleo
(solido) Nucleo
(liquido)
Mantello
Le onde sismiche (P e S) si propagano dall’ipocentro in tutte le
direzioni all’interno della Terra rimbalzando sulle discontinuità

Le Placche principali in cui è suddivisa la litosfera terrestre

Distribuzione degli epicentri dei terremoti

Faglia del Fucino
M: 7.0
lunghezza: 28 km
larghezza: 15 km
max movimento: 1m
Faglia di Sumatra
M: 9.3 (Cile 1960, M=9.5)
lunghezza: 1300 km
larghezza: 200 km
max movimento: 15m
Faglia 1915
Faglie sismogenetiche italiane
Energia liberata dai terremoti

Placca Africana
Placca Euro-Asiatica
Le placche e l’Italia

AFRICA
EURASIA
ARABIA

AFRICA
EURASIA
ARABIA8 mm/a
Convergenza
Sumatra: 60 mm/a
Giappone: 83 mm/a

Sismicità in Italia

Componente
verticale
Componente
radiale
Componente
trasversale
Onde P
Onde S
Onde di Love
Onde di Rayleigh
Onde di Rayleigh
Sismogramma
Onde S
Onde S
Onde P
Onde P

Sismogramma

La rete di stazioni sismiche dell’INGV

S
P
Misurando la differenza tra l’arrivo della prima onda P e l’arrivo della prima onda S
si determina la distanza tra l’epicentro e la stazione sismica
Intervallo S-P
Me si calcola l’epicentro di un terremoto?

Tempo di arrivo
dell’onda P
Tempo di arrivo
dell’onda S
Intervallo S-P: 5.5 s
Registrazione alla prima stazione Santa Sofia (SFI)
Tempo di arrivo
dell’onda P
Tempo di arrivo
dell’onda S
Registrazione alla seconda stazione Fossombrone (FSSB)
Tempo di arrivo
dell’onda P
Tempo di arrivo
dell’onda S Intervallo S-P: 11.8 s
Registrazione alla terza stazione Esanatoglia (SNTG)

0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Distanza Epicentro-Stazione (km)
TempoS-P(s)
epicentro-stazione SFI: 38 km
epicentro-stazione FSSB: 59.5 km
epicentro-stazione SNTG: 83 km
Conversione dei tempi di arrivo in distanze

epicentro-stazione SFI: 38 km
epicentro-stazione FSSB: 59.5 km
epicentro-stazione SNTG: 83 km
Determinazione dell’epicentro

Epicentro
epicentro-stazione: 83 km
epicentro-stazione: 59.5 km
epicentro-stazione: 38 km
27 Novembre 2001 12:11:49
Determinazione dell’epicentro

Magnitudo
Richter
•Si determina con uno strumento
•Stima l’energia liberata dal terremoto
Intensità
Scala MCS
•Si determina con l’osservazione
•Stima gli effetti del terremoto in un luogo
Come si misura la “grandezza” di un terremoto?
Mercalli-Cancani-Sieberg

M = 1
M = 2
M = 3
Si esprime con un numero. Esempio 5.2
Quando la magnitudo aumenta di 1,
l’energia aumenta di circa 30 volte.
Magnitudo Richter

1935 - Richter definisce la magnitudo “locale”
ML=log(AWA)+f(D)
f(D) - funzione di correzione
D - distanza epicentrale
AWA - massima ampiezza registrazione
Magnitudo locale(Ml) e magnitudo momento (Mw)

comprende 12 gradi di intensita’ crescente
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Scala Mercalli

II e III grado: la scossa è debole e
avvertita da pochissimi
IV grado: non tutti avvertono la scossa; 
le finestre tintinnano e le porte scricchiolano.
V grado: scossa forte, gli oggetti oscillano e
possono cadere

VI grado: scossa forte, gli
oggetti cadono. Si verificano
danni leggeri
VII grado: scossa molto
forte, danni moderati a
molti edifici; caduta di
camini e tegole

VIII grado: molti edifici sono gravemente danneggiati,
alcuni crollano
IX grado: distruzione di circa la metà degli edifici

X grado:la maggior parte degli edifici crolla. Anche ponti possono
essere distrutti
XI grado: distruzione totale. Anche i manufatti più resistenti si
danneggiano o crollano. Notevoli effetti sull’ambiente (frane,
spaccature, liquefazioni).

XII grado: catastrofico. Nessuna opera dell’uomo regge; il
paesaggio viene sconvolto
Terremoto in Calabria 1783. Avvennero grandi
sconvolgimenti della topografia. Imponenti frane
sbarrarono fiumi, creando laghi. Si aprirono grandi
fenditure e cavità.

Il fenomeno della liquefazione durante lo scuotimento sismico si origina preferibilmente in
sedimenti posti tra 1 e circa 10-15 m di profondità. Per sfogare questa pressione in eccesso il
deposito liquefatto cerca una via di fuga spingendo verso zone a minore pressione, ovvero verso
l’alto, attraverso fratture o condotti, di neoformazione o preesistenti, sia naturali che
artificiali (pozzi per l’acqua ad esempio).
Liquefazione
La liquefazione del terreno avviene
quando la pressione dell’acqua contenuta
fra i pori di un terreno diventa
talmente forte da annullare le
forze che lo fanno restare compatto. Il
terreno, solitamente un mezzo
resistente a sollecitazioni, solido, inizia
a comportarsi come un fluido.
Questo non avviene in tutti i tipi di
terreno: avviene soprattutto nei
terreni non coesivi (per esempio le
sabbie), e non su quelli coesivi (come le
argille). Inoltre deve esserci già un’alta
percentuale di acqua.

Liquefazione

Turchia 1999 Giappone 1964
Emilia Romagna
2012
Liquefazione

Friuli 1976 M 6.4
Pianura Padana 2012 M 5.9
Umbria 1997 M 6.0
L’Aquila 2009 M 6.3
Avezzano 1915 M 7.0
Irpinia 1980 M 6.9
Messina 1908 M 7.2
Sismicità in Italia
Centro Italia 2016 M 6.5

Messina 1908 M 7.2
Mappa delle intensità in
Scala Mercalli
Circa 80000 vittime di cui 2000 dovute
al successivo maremoto, distruzione di
moltissimi edifici

Avezzano 1915 M 7.0
Circa 30000 vittime, distruzione di
moltissimi edifici
A San Vito VII grado (scossa molto forte,
danni moderati a molti edifici; caduta di camini
e tegole)

Friuli 1976 M 6.4
989 vittime,
18000 case distrutte

Irpinia 1980 M 6.9
Scala Mercalli
2914 vittime e gravissimi danni a molte
abitazioni

Umbria 1997 M 6.0
Scala Mercalli
11 vittime,
molte case danneggiate

L’Aquila 2009 M 6.3
309 vittime e gravi danni a molte abitazioni
Scala Mercalli

Pianura Padana 2012 M 5.9
27 vittime e grave danno a molti edifici
Scala Mercalli

3406 con Mw>2.5
72 con Mw>4
6 con Mw>5
Terremoti in Italia nel 2016

17/07/1844 Palestrina Intensità VI-VII
10/04/1885 Serrone(?) Mw 4.5
22/01/1892 Genzano Mw 5.1
19/07/1899 Frascati Mw 5.1
13/01/1915 Avezzano (a San Vito Romano Intensità VII)
11/06/1997 Guidonia Mw 4.1
11/03/2000 Canterano Mw 4.3 (a San Vito Romano Intensità V-VI)
22/05/2000 Canterano Mw 3.5
28/05/2000 Saracinesco Mw 3.9
27/06/2000 Saracinesco Mw 4.2
13/11/2000 Canterano Mw 3.6
20/12/2001 San Vito Romano Mw 4.0
05/10/2004 Gerano Mw 3.3
17/04/2010 Bellegra Mw 2.2
Terremoti a San Vito Romano e dintorni
V grado: scossa forte, gli oggetti oscillano e possono cadere
VI grado: scossa forte, gli oggetti cadono. Si verificano danni leggeri

Terremoti a San Vito Romano e dintorni

I terremoti NON si possono prevedere
allo stato attuale delle conoscenze
Prevedere un terremoto significa indicare DOVE, QUANDO e con quale
INTENSITA’ ci si può aspettare che il terremoto arrivi
Si possono prevedere i terremoti?
Previsione deterministica
Studio dei fenomeni precursori
Previsione statistica
Studio della sismicità storica

Precursori dei terremoti
Deformazioni del suolo
Variazione velocità onde P
Variazione del livello di acqua nei pozzi/intorbidimento dell’acqua/incremento temperatura
Radon
Comportamento degli animali
Previsione deterministica
Terremoto di Haicheng (Cina), 1975 Mw 7,6
Unico caso nella storia di previsione andata a buon fine

Distribuzione geografica non casuale
Ricorrenza dei terremoti
Previsione statistica
Gli studi sui terremoti del passato permettono di circoscrivere le aree a maggior rischio e
i tempi di ritorno di forti terremoti (ad es., nella zona de L’Aquila la ricorrenza è di circa
200 anni)
Documenti storici (ad es., il resoconto del Petrarca del 1350 sui danni subiti dalla città di
Roma dal sisma del 1349)
Dendrocronologia
Paleosismologia (datazione di terremoti del passato dallo scavo di trincee)

Roccia
Sedimenti sciolti
Terremoto
Prevenzione vuol dire sapere DOVE si costruisce
Gli effetti del terremoto possono essere diversi al variare del tipo di roccia
Prevenzione

Prevenzione vuol dire sapere COME si costruisce
Prevenzione

La mappa descrive la distribuzione spaziale
dello scuotimento del suolo
ossia
l’accelerazione massima attesa in un dato
intervallo di tempo (475 anni) che è
l’intervallo fondamentale preso in
considerazione dall’ingegneria sismica
mondiale
è un parametro utile per la progettazione
sismica degli edifici
Prevenzione

MAREMOTI E TSUNAMI

Tsu = onda
nami = porto
Cos’è uno Tsunami?
Tsunami è una parola giapponese che significa onda (tsu) nel porto (nami), in
quanto anticamente si osservava che alcune onde diventavano devastanti
avvicinandosi alla costa.
Il termine italiano usato per definire uno tsunami è
maremoto, cioè una serie di onde che, superando
l'abituale linea costiera, provocano danni all'interno
dei porti, ma anche lungo tutta la costa e a volte
nell’entroterra.

Come si genera un maremoto?
Un maremoto può essere causato da un evento sismico, frane, eruzioni
vulcaniche e, raramente, dalla caduta di meteoriti. Spesso, associate ai
maremoti, possono verificarsi le onde di tsunami che sono generate dallo
spostamento istantaneo di una grande massa d’acqua.

Come si genera un maremoto da un terremoto?
1. Un terremoto sottomarino provoca una frattura sul fondo
dell’oceano, spostando la colonna d’acqua soprastante.
2. Questo movimento genera una serie di onde di modesta
altezza, con enorme lunghezza d’onda.
3. Al diminuire della profondità dell’acqua, l’altezza dell’onda
cresce, fino ad infrangersi sulla costa con grande impatto.

Quanto è veloce l’onda di maremoto?
Le onde di tsunami viaggiano ad elevata velocità in
mare aperto, propagandosi per migliaia di chilometri. A
largo sono pressoché impercettibili e la loro altezza
supera raramente il metro. In prossimità delle coste,
dove i fondali sono meno profondi, l’onda rallenta la
sua corsa, aumentando in altezza.

Le onde prodotte dal vento muovono solamente la parte superficiale dell’acqua
Le onde di tsunami muovono tutta la colonna d’acqua dal fondale alla
superficie
Che differenza c’è tra l’onda di maremoto e le
altre onde?

Dove sono avvenuti i maremoti nel mondo?
La maggior parte degli tsunami si verifica nell’Oceano Pacifico, e in
generale, nelle zone dove l’attività sismica e tettonica è più intensa

ANIMAZIONE DELLO TSUNAMI GENERATO DAL TERREMOTO
SOTTOMARINO DEL 2004 NEL SUD-EST ASIATICO
L'evento ha avuto inizio alle ore 00:58:53 UTC del
26 dicembre 2004 quando un
violentissimo terremoto con M: 9.3 ha colpito
l'Oceano Indiano al largo della costa nord-
occidentale di Sumatra (Indonesia).
Il conseguente maremoto si è manifestato
attraverso una serie di onde anomale alte fino a 15
metri che hanno colpito vaste zone costiere
dell'area asiatica tra i quindici minuti e le dieci ore
successive al sisma.

ANIMAZIONE DELLO TSUNAMI GENERATO DAL TERREMOTO
SOTTOMARINO DI CASCADIA DEL 1700

…e nel mediterraneo?
Il Mediterraneo ha una lunga storia di tsunami: circa duecento gli
eventi conosciuti degli ultimi 4000 anni.
I due più famosi sono quello connesso all'esplosione del vulcano di
Santorini (probabilmente nel 1620 a.C.) e quello avvenuto a
seguito del terremoto di Messina e Reggio Calabria (1908) con
onde che raggiunsero i 13 m.

Dove sono avvenuti i maremoti in Italia?
1908
1693
1783
1905
1627
1627
1930
1887

Maremoto a Stromboli 
31 dicembre 2002

Come ci si deve comportare in caso di tsunami?
Se sei in prossimità del mare e avverti una
scossa sismica:
allontanati rapidamente dalla spiaggia e
spostati in un luogo sicuro sopraelevato.

Come ci si deve comportare  
in caso di tsunami?
Se sei in spiaggia e osservi un improvviso
anomalo ritiro del mare, pur non
avvertendo il terremoto:
non fermarti a guardare il fenomeno e a
raccogliere conchiglie o pesci rimasti in
secco!
Allontanati subito perché il ritiro potrebbe essere
seguito da un’onda di maremoto e gli tsunami viaggiano
più veloce di una persona che corre.
Anche onde basse, apparentemente innocue, possono
infatti avere una grande energia distruttiva ed essere in
grado di causare gravi danni.

Come ci si deve comportare  
in caso di tsunami?
Se invece ti trovi in acqua
non avvicinarti alla costa ma
dirigiti verso il largo dove le onde di
maremoto sono più basse e meno pericolose.

Grazie per l’attenzione!
www.ingv.it
nunzia.voltattorni@ingv.itdaniele.cinti@ingv.it

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