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Sorveglianza sismica

Oltre 200 stazioni sismiche gestite dal Servizio Sismico Svizzero monitorano in tempo reale l’attività sismica in Svizzera e nei paesi confinanti. Queste stazioni sono diffuse su tutto il territorio nazionale e sono installate in vari siti, comprese grotte, gallerie e addirittura trivellazioni.

La Svizzera ha bisogno di una rete sismica al fine di sorvegliare la sismicità di fondo e comprendere gli effetti dei rari terremoti su larga scala che causano gravi danni. Si tratta di un compito importante anche in un paese con un rischio sismico moderato come il nostro. Una rete capillare e all’avanguardia che monitora l’attività sismica in tempo reale svolge questo ruolo e segnala inoltre rapidamente ad autorità, media e popolazione i terremoti immediatamente dopo il verificarsi di significativi eventi sismici, oltre a fornire dati di alta qualità per gli studi sul rischio e la ricerca fondamentale sui terremoti.

La fitta rete sismica Svizzera è composta da stazioni sofisticate, moderne e a bassa rumorosità, dotate di sistemi di comunicazione in tempo reale con gli hub di calcolo distribuito del Politecnico federale di Zurigo. I dati vengono analizzati e gli eventi rilevati entro poche decine di secondi da quando si verificano.

Il centro di calcolo di Zurigo raccogli i dati registrati in Svizzera da due diverse sorgenti:

  • La rete nazionale svizzera (CHNet), formata della rete a banda larga (SDSNet) e della rete strong motion (SSMNet).
  • Speciali reti (spesso temporanee) per il monitoraggio dell’aumento dell’attività sismica naturale possono essere impiegate per scopi di verifica aftershock e per la supervisione della ricerca geotermica, oltre che per progetti didattici e per lo svolgimento di incarichi industriali commissionati da terzi.

Una stazione della rete sismica ha anche uno scopo molto speciale: fa parte del Sistema Internazionale di Monitoraggio (IMS) per la sorveglianza del Trattato sulla messa al Bando degli Esperimenti Nucleari.

Panoramica dello stato delle varie stazioni sismiche

I primordi del monitoraggio strumentale dell’attività sismica in Svizzera risalgono all’inizio del XX secolo (vedere la storia del SED). Da allora, la Svizzera è stata all’avanguardia in questo campo in tutta Europa.

Negli anni ‘70 era già stata installata una rete sismica telemetrica a corto periodo e ad alto guadagno che registrava i dati su microfilm.

Per la metà degli anni ‘80 la rete consisteva in un fitto complesso di sensori ad alto guadagno con comunicazione radio, digitalizzati su un sistema informatico centrale di elaborazione automatica per il rilevamento dei terremoti. Questi sensori erano posizionati su roccia compatta in luoghi con bassissima rumorosità per consentire loro di registrare la sismicità di fondo in Svizzera.

Nei primi anni ‘90 venne creata la rete svizzera strong motion (SSMNet) con strumentazione dial up a 12 o 16 bit. Le stazioni erano installate presso 70 siti in campo aperto, principalmente in ambiente urbano e in array presso 6 dighe. Questa rete si concentrava su aree in cui il rischio sismico è elevato e dove si può prevedere che i forti effetti locali amplifichino i movimenti del suolo causati dai terremoti.

Alla fine degli anni ‘90, sensori a banda larga con registratori di dati a 24 bit sostituirono i sensori a corto periodo, con la parallela introduzione del timing GPS. Anche la comunicazione fu potenziata con un nuovo e sicuro sistema ad elevata larghezza di banda su base internet.

Negli anni 2000 si cominciarono a installare anche sensori strong motion di simile qualità. Il nuovo moderno sistema che combina la rete sismica digitale svizzera (SDSNet) e la rete strong motion svizzera (SSMNet) è denominato rete nazionale svizzera (CHNet).

La maggior parte dei dati sismici sono raccolti presso l’hub di calcolo del Politecnico federale di Zurigo attraverso un protocollo di comunicazione standard Seedlink. I vecchi registratori di dati Nanometrics usano ancora il servizio NAQS, che tuttavia è in fase di dismissione. I dati provenienti dalle stazioni strong motion a banda larga e a corto periodo sono tutti usati per l’elaborazione di tutti i dati quando necessario. Ad esempio, a condizione che la qualità del segnale sia sufficiente, anche le stazioni strong motion ubicate in luoghi rumorosi possono contribuire a localizzare automaticamente i terremoti, mentre qualsiasi dato sismico in scala può essere utilizzato per produrre ShakeMap.

Per garantire la solidità dell’intero sistema e la protezione contro i guasti di singoli componenti hardware, tutti i processi di acquisizione ed elaborazione sono duplicati presso due diversi siti del Politecnico federale di Zurigo.

I dati sulle forme d’onda vengono elaborati in tempo reale usando SeisComP3, una piattaforma completa di monitoraggio dei terremoti sviluppata presso l’istituto GFZ di Potsdam. Questo software può essere utilizzato anche per verifiche manuali e per la gestione del catalogo dei terremoti finale. L’attività automatica di rilevamento e quantificazione degli eventi (la determinazione della localizzazione e della magnitudo dei sismi) viene di solito completata entro 60 s dal terremoto. Le registrazioni di tutti i sismi vengono pubblicate immediatamente sul sito web del SED. Se si ritiene che il terremoto possa essere stato sufficientemente forte da essere percepito localmente, vengono inviate delle allerte alle autorità, ai media e agli scienziati incaricati che analizzano l’evento e stabiliscono manualmente la sua localizzazione entro qualche decina di minuti. ShakeMap e Moment Tensor sono anche disponibili per eventi di maggiore entità. Un modello di velocità in 3D è usato per migliorare la localizzazione automatica degli eventi sismici e per creare il catalogo finale dei terremoti.

I dati sulle forme d’onda vengono permanentemente archiviati nel formato standard MiniSeed. Le informazioni sull’evento e i dati continui sulle forme d’onda forniti dalla rete SDSNet sono liberamente accessibili da parte della comunità. L’intero archivio digitale è stato dunque convertito in questo formato, incluse le forme d’onda dei soli eventi precedenti al 1999 e il completo archivio continuo aggiornato dal 1999. Tutti i dati sono disponibili sul portale WebDC3 del SED. Il portale strong motion SED può essere utilizzato per effettuare ricerche nell’archivio delle forme d’onda utilizzando il catalogo dei terremoti e i parametri ingegneristici di picco.

I dati svizzeri sulle forme d’onda e le informazioni sui terremoti sono messi a disposizione in tempo reale delle reti sismiche dei paesi confinanti (INGV in Italia, LED in GermaniaISTerre in Francia e ZAMG in Austria), oltre che di varie agenzie europee e internazionali (ORFEUS, GFZ, IRIS, EMSC).

Mappe rete sismica

Mappe della rete sismica in alta risoluzione sono disponibili alla pagina seguente.