Rete nazionale svizzera

Lo strumento principale presso le stazioni della SDSNet è un sismometro a banda larga estremamente sensibile che registra anche le più lievi scosse del suolo causate da terremoti deboli a livello locale, moderati a livello regionale e da moderati a forti a livello globale. Quando possibile, le stazioni SDSNet sono installate su roccia compatta in località isolate.

La rete SDSNet è la spina dorsale degli sforzi di monitoraggio sismico in Svizzera e i dati che raccoglie consentono la creazione di un catalogo dei terremoti omogeneo sotto il profilo della magnitudo e completo su tutto il territorio nazionale. Attualmente, la minima magnitudo di un evento sismico che può essere rilevata e localizzata in Svizzera in maniera affidabile è pari a 2.0. In ogni caso, nelle aree in cui la rete presenta la maggiore densità e il rumore di fondo è basso, è possibile registrare anche magnitudo pari a 1.0 in modo affidabile e routinario. (NB: sul nostro sito web sono spesso registrati e citati terremoti minori, ma non tutti gli eventi di questa entità possono essere rilevati, circostanza che fa sì che il nostro catalogo sia incompleto a questo livello di magnitudo).

I terremoti con una magnitudo approssimativamente pari a 4.5 o superiore e registrati presso una stazione SDSNet producono spesso movimenti del terreno che sono fuori scala poiché superano il range massimo dei sensori a banda larga. La maggior parte dei siti SDSNet è dotata con un accelerometro strong motion aggiuntivo per garantire anche la registrazione di grandi terremoti senza che si verifichi tale saturazione, consentendo quindi a tali stazioni di rilevare l’intero range di magnitudo in scala.

La rete SSMNet integra la rete SDSNet aumentando densità e copertura.

Le stazioni SSMNet sono dotate di un accelerometro in grado di misurare scosse locali moderate e forti. La maggior parte delle stazioni SSMNet è dislocata in aree urbane, regioni ad alto rischio e in luoghi dove sono previsti forti impatti.

Quando si verificano forti terremoti, i dati di queste stazioni forniscono informazioni cruciali per comprendere i modelli dei danni causati. Nonostante siano progettate per registrare i movimenti del terreno, tali stazioni possono rilevare anche terremoti che non vengono percepiti dalla popolazione locale.

La maggior parte delle stazioni SDSNet è dotata di sismometri a banda larga Streckeisen STS-2, STS-2.5 o Nanometrics Trillium 240s che superano un intervallo di periodi da 100s a 50Hz con una risposta quasi costante. Alcune stazioni sono dotate di sensori Nanometrics Trillium 120s o 40s, che hanno una risoluzione inferiore, soprattutto per i periodi più lunghi, ma sono più sensibili alle frequenze più alte. Le stazioni di perforazione in tutto il Paese utilizzano generalmente sensori a breve periodo, anche se alcune utilizzano sensori a forte movimento o a banda larga. La maggior parte delle stazioni di perforazione include un sensore strong motion sulla superficie.

I digitalizzatori e i sistemi di acquisizione dati utilizzati dalla maggior parte di queste stazioni sono Nanometrics Centaur a 3 e 6 canali. Alcune eccellenti stazioni alpine sono dotate di sistemi Quanterra Q330HR a 6 canali. La frequenza di campionamento standard per tutti i canali delle stazioni SDSNet è di 200sps.

Tutte le stazioni SSMNet sono dotate di un accelerometro Kinemetrics EpiSensor e di un data logger Nanometrics Taurus o Centaur. La frequenza di campionamento standard per le stazioni SSMNet è di 250sps.

Tutti i data logger utilizzati nella rete CHNet sono sincronizzati tramite GPS.

La comunicazione fra i sensori sul campo e Zurigo è assicurata da una varietà di provider indipendenti su base web al fine di evitare uno scenario con un singolo punto di vulnerabilità che causa la disfunzione dell’intero sistema. La maggior parte delle stazioni SSMNet sfrutta la comunicazione cellulare, mentre per la dorsale SDSNet vengono impiegate soluzioni più robuste. Tutte le stazioni ricorrono a soluzioni a minima latenza a banda larga progettate per l’allerta precoce dei terremoti. I pacchetti di dati vengono inviati almeno ogni secondo, con una latenza inferiore a 1 s.

Il rumore ambientale di una stazione sismica è la somma dei segnali acustici nell’ambiente di sfondo. Il livello di rumorosità è influenzato non solo dalla vicinanza del sito con attività e infrastrutture umane, ma anche dalla sua geologia, temperatura, stabilità di pressione e perfino dalla sua distanza dal mare. Siccome la rete CHNet ricorre a strumenti davvero sensibili con l’obiettivo di misurare il rumore di fondo in opposizione al rumore del sensore, è importante ridurre al minimo il rumore ambientale per consentire il rilevamento anche dei segnali sismici più deboli.

La selezione dei siti per la rete SDSNet deve essere particolarmente meticolosa visto che l’obiettivo è ridurre il rumore ambientale nelle frequenze di interesse, nell’intervallo fra 100 Hz e 1.000 s. Ad ogni modo, è necessario giungere a un compromesso fra l’esigenza di garantire un ridotto rumore ambientale e quella di assicurare il mantenimento di siti storici, retaggio del passato. Molti siti SDSNet sono stati infatti selezionati decine di anni fa quando la sensibilità dei sensori era molto differente e non c’erano praticamente infrastrutture nelle vicinanze. Sebbene alcuni di questi luoghi possano oggi essere considerati rumorosi, sono importanti da mantenere allo scopo di comparare le registrazioni di eventi presso lo stesso sito, anche se a distanza di molti anni, perché tali registrazioni possono contribuire a identificare eventi ricorrenti e a comprendere meglio i pattern sismici. Un’altra considerazione importante relativa alla scelta del posizionamento di una stazione sismica riguarda la garanzia di un’adeguata sicurezza e di affidabili soluzioni di alimentazione e comunicazione. A volte vengono inoltre scelti siti con elevati rumori ambientali perché è importante misurare i terremoti in una particolare località: ad esempio, abbiamo bisogno di disporre di sensori nei pressi di Basilea anche se lì il livello di rumorosità è elevato. In un tentativo di garantire bassi livelli di rumore per lunghi periodi (uno dei requisiti chiave per i sensori a banda larga), le variazioni di inclinazione, temperatura e pressione devono essere mantenute a un livello estremamente ridotto e le stazioni installate su roccia compatta.

Molte stazioni SDSNet sono ubicate in ex bunker militari e vicino a dighe, dove esiste già un’eccellente infrastruttura, dove i livelli di sicurezza e protezione ambientali sono elevati e dove il “rumore culturale” è spesso basso. La grotte naturali e le gallerie create dall’uomo sono ulteriori esempi di siti di alta qualità. Nella fascia prealpina è difficile trovare roccia compatta, così i sensori sono collocati in trivellazioni profonde da 100 a 150 m o in basse camere di calcestruzzo.

Le stazioni SSMNet sono spesso situate nei pressi dei centri storici o vicino a infrastrutture critiche come ospedali e scuole. Questi sensori sono installati all’esterno degli edifici in basse camere di calcestruzzo.

Per ogni potenziale nuova stazione vengono effettuate misurazioni continue del rumore sismico per un periodo di almeno due settimane; i siti vengono poi approvati solo se le condizioni di rumorosità in loco sono giudicate accettabili. Livelli di rumore più elevati sono previsti nella fascia prealpina, dove i sottili strati di depositi sedimentari e il rumore antropogenico e/o culturale non possono essere evitati.

Le prestazioni quotidiane della rete in termine di spettro di rumore per tutte le stazioni SDSNet ed SSMNet costantemente monitorate vengono aggiornate ogni giorni e pubblicate sui siti web PQLX. Maggiori informazioni sulle condizioni locali di ciascun sito CHNet possono essere reperite nel Site Characterization Database for Seismic Stations in Switzerland.