MENU
Il contenuto della pagina inizia qui

Analisi dei terremoti

La sezione «Analisi dei terremoti» si occupa di analizzare e interpretare le forme d’onda registrate e i terremoti. I dati registrati dal SED e da altri servizi sismici fungono da punto di partenza per numerosi progetti di ricerca e servizi. Questi dati sono ad es. importanti non solo per analizzare la struttura delle Alpi e delle Prealpi, descrivere le faglie, comprendere la fisica intrinseca che causa i terremiti e la statistica dei terremoti e migliorare la prevedibilità dei terremoti, ma anche per poter distinguere i terremoti naturali e da quelli indotti, compresi quelli causati da esplosioni nucleari.

La sezione «Analisi dei terremoti» è suddivisa in quattro gruppi di ricerca che in parte si dedicano a questioni indipendenti ma spesso anche a questioni trasversali. Responsabile della sezione è il Prof. Dr. Stefan Wiemer.

Il gruppo di ricerca «Sismicità indotta» è diretto attualmente dal Dr. Antonio Rinaldi e si occupa principalmente del monitoraggio, della comprensione e della valutazione della pericolosità dei terremoti causati dall'uomo. Quello dei terremoti indotti è un tema di scottante attualità e rilevanza in tutto il mondo, perché sono numerosi gli interventi umani nel sottosuolo che possono provocare terremoti. In Svizzera i terremoti indotti sono noti principalmente per il loro legame con i progetti geotermici: nel 2006 l’acqua iniettata ad alta pressione nel sottosuolo ha causato a Basilea un sisma di magnitudo 3.4, mentre nel 2013 si è verificato un terremoto di magnitudo 3.5 nei pressi di San Gallo.

Tuttavia, anche altri utilizzi del sottosuolo possono causare delle scosse sismiche, come ad es. l’iniezione di CO2 o delle acque di scarico, l'estrazione di petrolio/gas naturale tramite fracking, le attività minerarie o la costruzione di gallerie. Anche interventi operati dall’uomo sulla superficie terrestre possono provocare terremoti, ad esempio quando i laghi artificiali vengono per la prima volta riempiti d’acqua.

Con l’aiuto delle reti sismiche locali, il gruppo di ricerca Sismicità indotta ha monitorato numerose sequenze sismiche (p. es. San Gallo, Basilea, Islanda), in parte in collaborazione con l’Ufficio federale dell'energia e SvizzeraEnergia (vedi Geobest-CH). In stretta collaborazione con il SCCER-SoE vengono sviluppati metodi per valutare e minimizzare il rischio sismico delle centrali elettriche geotermiche. Nel 2015, 2017 e 2019 il gruppo ha organizzato un workshop internazionale con più di 150 partecipanti sul tema Sismicità indotto presso la Schatzalp di Davos.

Il gruppo di ricerca «Sismologia statistica», diretta dal Prof. Dr. Stefan Wiemer, studia come migliorare, con l’aiuto di metodi statistici, la comprensione e la previsione dei terremoti. I membri di questo gruppo di lavoro si occupano ad es. della creazione e del collaudo sistematico dei modelli di previsione dei terremoti. Simili modelli tentano di rappresentare nel modo più preciso possibile i modelli temporali e spaziali dell’attività sismica osservata e di generare da questi dati una previsione dell’attività sismica nei prossimi giorni, mesi o decenni. Le analisi statistiche dei cataloghi dei terremoti in tutto il mondo permettono anche di risalire alla tettonica, ad es. all’origine del magma sotto ai vulcani, alla distribuzione delle tensioni nella crosta terrestre, alla decrescita del numero di repliche dopo un sisma o alla diffusione dei liquidi. Un elemento importante della ricerca è anche l’analisi e il costante miglioramento della qualità e dell’omogeneità dei cataloghi dei terremoti.

Il gruppo «Laboratorio di sismologia» è guidato dal Dr. Paul Selvadurai e concentra la propria attività sulla comprensione di questioni fondamentali relative ai processi fisici che portano al verificarsi dei terremoti. Mentre molte persone pensano che un terremoto sia il tremore del suolo che viene percepito, quest’ultimo è in realtà un effetto secondario che si verifica quando la sottosuperficie si rompe o si frattura all’improvviso. Il terremoto è un fenomeno di frattura, responsabile poi delle scosse percepite. La genesi di questi eventi avviene presso superfici di debolezza all’interno della Terra note come faglie.

Quando una frattura rompe una faglia, quest’ultima si ingrandisce rapidamente producendo onde sismiche, un fenomeno regolato dalla fisica dell’attrito. Tuttavia, l’attrito non è stato ancora del tutto compreso e richiede attenti esperimenti di laboratorio mirati a indagare interrogativi fondamentali, come per esempio: Come si generano i terremoti? Perché all’improvviso si verifica un terremoto? Quali condizioni fisiche determinano l’entità di un sisma? E quando finisce? Al fine di trovare una risposta a queste domande, ricorriamo a laboratori all’avanguardia (Rock Physics and Mechanics Lab e LabQuake), nonché a sensori sviluppati dall’ETH. Grazie a una maggiore comprensione, miglioriamo la nostra capacità di ottimizzare le previsioni relative ai terremoti naturali distruttivi. Il nostro ambito di ricerca si estende poi anche all’utilità e all’accettazione sociale delle applicazioni nel campo della geoenergia (come per es. lo sfruttamento dell’energia geotermica).

Il gruppo di ricerca «Modellazione pericolosità & rischio» si impegna per una ricerca e una conoscenza all’avanguardia nel campo dei pericoli collegati ai terremoti. Le sue competenze e attività principali coprono lo sviluppo di modelli di pericolo e rischio sismico, analisi probabilistiche del pericolo e del rischio sismico, così come la creazione di componenti chiave dei modelli (per es. cataloghi dei terremoti, faglie attive, modelli delle sorgenti sismogenetiche, esposizione e vulnerabilità dell’ambiente costruito, modelli delle conseguenze), quantificazione delle incertezze, integrazione tecnica e sviluppo software.

Questo gruppo è impegnato in numerose collaborazioni di ricerca a livello nazionale e internazionale, quali per es. il 2022 Earthquake Risk Model of Switzerland e lo European Seismic Hazard and Risk Model (www.sera-eu.org). Il gruppo vanta inoltre un’intensa collaborazione con la fondazione GEM di Pavia contribuendo al Global Earthquake Model e allo sviluppo del software OpenQuake. Su scala regionale, il gruppo di ricerca è attivamente coinvolto nello sviluppo e nella manutenzione della piattaforma web della rete EFEHR (European Facilities for Earthquake Hazard and Risk, www.efehr.org). Quest’ultima fornisce informazioni sui modelli di pericolo e rischio sismico in Svizzera (SuiHaz15), Europa (ESHM13) e Medio Oriente (EMME14). Per maggiori informazioni su questo gruppo di ricerca è possibile contattare Dr. Laurentiu Danciu.

Il gruppo «Interferometria & visualizzazione sismica» è diretto dalla Dr. Anne Obermann. Il termine di interferometria sismica si riferisce al principio di ricostruire le risposte sismiche associate a sorgenti virtuali attraverso la correlazione incrociata delle registrazioni dei campi d’onda sismici ottenute presso diverse stazioni di misurazione.

Tali risposte sono poi impiegate per ottenere immagini della velocità e della distribuzione di scattering della sottosuperficie. Le onde dirette sono utilizzate per una visualizzazione statico della struttura di velocità nella sottosuperficie (tomografia tridimensionale). Tuttavia, la sensibilità dell’onda diretta alle piccole variazioni delle caratteristiche fisiche è spesso limitata. Se si desidera monitorare l’evoluzione dinamica della sottosuperficie, gran parte del lavoro si concentra sulle onde sismiche di coda ricostruite. Analogamente alla coda dei terremoti, queste code di lunga durata riscontrabili nei correlogrammi derivano dalla diffusione dell’energia d’onda nelle eterogenee componenti della Terra. I target in evoluzione – come per esempio le camere magmatiche, le zone di faglia, i bacini idrici – generano a volte solo perturbazioni quasi impercettibili di stress o densità del mezzo di propagazione. Tali perturbazioni possono essere rilevate sotto forma di cambi di fase o di forma d’onda grazie alle onde sismiche di coda molto sensibili.

A risultare interessante non è solo l’evoluzione nel tempo di tali cambi, ma anche la loro distribuzione spaziale all’interno del mezzo di propagazione. Rilevare la distribuzione spaziale dei cambi sulla base delle onde di coda non è un problema di facile soluzione, considerata la complessità della propagazione delle onde a diffusione multipla. Il gruppo ha sviluppato kernel «probabilistici» tridimensionali della sensibilità per modellare le perturbazioni della forma d’onda indotte dai cambi nel mezzo.

Al momento, il gruppo sta trasferendo tali metodi alla scala dei laboratori sotterranei.