La sezione processi sismici si concentra su comprensione, descrizione e modellizzazione dei processi sismici e della propagazione delle onde in vari contesti. Le conoscenze così acquisite sono tradotte in applicazioni e servizi di rilevanza sociale finalizzati alla mitigazione del rischio oppure all’imaging sismico. Questa sezione abbraccia un’ampia gamma di scale temporali e argomenti, dagli esperimenti in laboratorio su piccola scala fino ai terremoti naturali su grande scala, prendendo in considerazione tanto la sismicità indotta quanto quella naturale e i processi di deformazione asismica. Studia tematiche fondamentali legate alla statistica e alla fisica delle sorgenti sismiche, così come alla diffusione delle onde nella crosta, ricorrendo a metodi statistici, simulazioni numeriche e osservazioni dirette.
I temi della ricerca applicata si concentrano sul miglioramento dei metodi di imaging e monitoraggio sismico ad alta risoluzione. Su scala regionale, la sezione studia vulcani, zone di subduzione, ghiacciai e l’effetto dei cambiamenti climatici sui livelli delle acque sotterranee. Su scala locale, adegua i metodi a progetti di geoingegneria sotterranea, p. es. nel campo dell’energia geotermica profonda, dello stoccaggio della CO2 e dello smaltimento di scorie radioattive. Un altro aspetto chiave è la ricerca relativa a previsione e predittività dei terremoti, con l’obiettivo di sviluppare e testare le capacità operative di previsione sismica.
La sezione collabora inoltre con laboratori sotterranei svizzeri come il BedrettoLab, il Laboratorio sotterraneo del Mont Terri o il laboratorio sotterraneo del Grimsel. Oltre alla ricerca, la sezione ha un ruolo chiave nel campo della formazione, con diversi membri impegnati in corsi fondamentali presso l’ETH di Zurigo e altre istituzioni.
La sezione Processi sismici, co-diretta dalla Dr. Anne Obermann e dal Dr. Antonio P. Rinaldi, è articolata in cinque gruppi di ricerca.
Sotto la guida della Dr. Leila Mizrahi, il gruppo sismologia statistica sviluppa e applica modelli avanzati di previsione dei terremoti dipendenti dal tempo e metodi statisticamente rigorosi di analisi dei modelli di occorrenza dei terremoti. Sebbene i terremoti rimangano imprevedibili, la società fa affidamento su approcci statistici per valutare le probabilità di accadimento dei sismi in futuro. La mission principale del gruppo è creare e testare modelli di previsione dei terremoti armonizzati per la Svizzera e l’Europa sfruttando modelli ETAS (Epidemic-Type Aftershock Sequence). La sua attività promuove inoltre la comprensione dei processi sismici sviluppando metodi di analisi dei dati e strumenti open-source. Il gruppo mette apertamente in discussione lo status quo scientifico esplorando tecniche basate sull’apprendimento automatico e sfruttando l’elaborazione dati ad alte prestazioni per contribuire a migliorare la predittività dei terremoti.
Questo gruppo, diretto dalla Dr. Federica Lanza e dal Dr. Ryan Schultz si concentra sulle sequenze sismiche indotte dalle attività umane. Il suo interesse principale risiede nel promuovere il monitoraggio efficiente in termini di costi, la comprensione della riattivazione di faglia dal punto di vista fisico, la valutazione di condizioni di suscettibilità geologica, la modellizzazione e la previsione dei terremoti, così come l’identificazione dei sismi indotti. L’attività di ricerca del gruppo si concentra anche sugli approcci di quantificazione di pericolosità e rischio che contribuiscono a sviluppare protocolli (adattivi) a semaforo e strategie di mitigazione del rischio per gestire la sismicità indotta. Il gruppo svolge inoltre ricerche innovative sulla percezione umana del rischio sismico. Le conoscenze acquisite contribuiscono inoltre a modellare quadri pratici e linee guida con buone pratiche per uno sviluppo più sicuro e responsabile delle risorse.
La Dr. Anne Obermann dirige questo gruppo che sfrutta l’interferometria sismica per l’imaging e il monitoraggio ad alta risoluzione di complesse strutture sotterranee sulla base di registrazioni passive di dati sismici. L’interferometria sismica si basa sul 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. Applicando e integrando i progressi tecnologici (p. es. sensori acustici distribuiti, array sismici densi), il gruppo è in grado di tracciare minimi cambiamenti nella struttura terrestre che in precedenza erano impercettibili. L’attività di ricerca si applica a diversi contesti, tra cui camere magmatiche, zone di faglia, giacimenti di acque sotterranee e geotermici, così come siti di stoccaggio della CO2.
Questo gruppo, guidato dal Dr. Paul Selvadurai, è partner del Laboratorio di Fisica e Meccanica delle Rocce (RPMLab) del dipartimento Scienze della Terra e Planetarie dell’ETH di Zurigo. All’avanguardia degli studi di laboratorio nel campo della meccanica dei terremoti e della fisica delle rocce, il gruppo sviluppa strumenti avanzati per osservare e visualizzare i processi di frattura, così come l’avvio, la propagazione e l’arresto dei terremoti. Questi strumenti aiutano a chiarire i modelli, consentendo una sperimentazione sistematica volta a isolare caratteristiche chiave del processo di cedimento su cui è necessario indagare. La comprensione dei processi fondamentali che influiscono su avvio, propagazione e arresto dei terremoti è essenziale per produrre modelli di tipo fisico più accurati che consentano di migliorare le previsioni e ridurre al minimo pericolosità e rischio. L’attività di questo gruppo è strettamente legata alla ricerca sulla meccanica dei terremoti in ambiti quale l’energia geotermica o il sequestro di carbonio e contribuisce a una comprensione più approfondita dell’avvio e della propagazione dei terremoti.
Guidato dal Dr. Antonio P. Rinaldi, questo gruppo sviluppa modelli numerici che collegano i processi termo-idro-meccanico-chimici, vantando competenze essenziali per capire i processi naturali connessi ai terremoti, così come per sviluppare modelli predittivi per la sismicità indotta. La sua attività supporta gli esperimenti nei laboratori sotterranei come il BedrettoLab e il Laboratorio sotterraneo del Mont Terri. Il gruppo consolida inoltre le conoscenze legate allo smaltimento delle scorie nucleari, ai progetti geotermici, allo stoccaggio della CO2, così come allo sviluppo di approcci basati sulla fisica in combinazione con l’apprendimento automatico.