27 Giugno 2022

Come si propagano le onde di un sisma. Ecco la simulazione video

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Video simulazione del terremoto
Un frame della simulazione del terremoto

Il nuovo terremoto del Centro Italia, del 5.9 (scossa più forte), ha provocato molti danni e fortunatamente nessuna vittima che sia riconducibile a crolli. Gli esperti ritengono che quello in Valnerina sia in qualche modo legato al sisma del 24 agosto ad Accumoli, Amatrice e Arquata del Tronto.

I movimenti tellurici, che avvengono a profondità e potenze variabili, si sono spostati un po’ più a nord, sempre nell’area centrale del paese. Riproponiamo la simulazione del terremoto realizzata dall’INGV sul sisma di agosto.

Nella prima parte del video, la simulazione dell’Istituto nazionale di Geologia e vulcanologia sul terremoto del 24 agosto 2016 che ha colpito Amatrice, Accumoli e Arquata del Tronto; mentre nella seconda parte della clip quella del devastante sisma di magnitudo 7.8 a San Andreas, in California, dove vediamo uno tsunami di onde sotterranee tridimensionali.

I due scenari a confronto per mostrare gli effetti distruttivi, sebbene siano due terremoti con scale diverse. Nel caso del terremoto di Marche e Abruzzo di agosto, questo può essere sovrapponibile al sisma di mercoledì 26 ottobre in Valnerina, area Umbria-Marche; nel secondo caso vedremo la propagazione delle onde sismiche nella faglia di San Andreas, ricostruito dall’Usgs (istituto geologico amricano), che utilizza gli stessi parametri degli altri paesi a livello globale.

Guarda la simulazione del terremoto

Le onde di colore blu indicano che il suolo si sta muovendo velocemente verso il basso, quelle di colore rosso indicano che il suolo si sta muovendo verso l’alto.

Ogni secondo dell’animazione rappresenta un secondo in tempo reale. La velocità e l’ampiezza delle onde sismiche dipende dalle caratteristiche della sorgente sisimica, dal tipo di suolo che attraversano e anche dalla topografia. Esse, quindi, non si propagano in maniera uniforme nello spazio e luoghi posti alla stessa distanza dall’epicentro risentono del terremoto in maniera completamente diversa.

L’animazione italiana è generata attraverso questa procedura:
– le onde sismiche sono registrate dei sismometri della rete nazionale sismica dell’INGV (per la prima parte), e vengono analizzati per determinare i parametri fondamentali del terremoto come epicentro, tempo origine, magnitudo. Per i terremoti con magnitudo superiore a 3.5 viene calcolato anche il tensore momento (http://cnt.rm.ingv.it/tdmt.html) che è una descrizione matematica delle forze in gioco sulla faglia che ha generato l’evento.

  • viene costruito un modello tridimensionale della regione interessata che include complessità geologiche come la moho e la presenza di suoli soffici (come i sedimenti alluvionali della Pianura Padana e di alcuni bacini appenninici).

  • utilizzando il modello 3D ed il tensore momento, viene simulata la propagazione delle onde sismiche tenengo conto della risposta sismica locale come l’amplificazione delle onde nei bacini alluvionali (terreni soffici) e l’aumento di velocità delle onde in terreni rocciosi. Le equazioni sono risolte attraverso il software SPECFEM3D (Peter et al. 2012, www.geodynamics.org), al cui sviluppo collaborano ricercatori INGV.

  • i sismogrammi e l’evoluzione dei valori della velocità del suolo sulla superficie terrestre sono salvati e visualizzati attraverso Paraview (www.paraview.org)

Questo tipo di simulazioni sono possibile solo recentemente, da quando sono disponibili supercomputer e programmi che permettono di eseguire calcoli in parallelo. Per la prima simulazione (quella dell’INGV, ndr) sono stati utilizzati 512 processori, per un totale di 5000 minuti di tempo calcolo e 256 GB di memoria.

L’analisi della differenze tra i sismogrammi prodotti da queste simulazioni e quelli misurati in realtà offrono informazioni cruciali non solo per la determinazione della sorgente sismica e delle caratteristiche del sottosuolo ma anche per la previsione delle scuotimento del suolo prodotto da ipotetici eventi sismici.


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