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Campi di ricerca

La ricerca nel settore della sismologia è una delle attività strategiche del Servizio Sismico Svizzero (SED) con sede all’ETH di Zurigo. La maggioranza dei collaboratori è impegnata in questo campo. Numerosi progetti richiedono un’intensa collaborazione con altri gruppi di ricerca presso il PF di Zurigo e in campo internazionale.

L’obiettivo prioritario della ricerca svolta dal SED è di comprendere meglio i terremoti e i loro effetti e di fornire così un contributo per gestire meglio questo pericolo naturale che rappresenta una minaccia a livello mondiale. Contemporaneamente, con l’aiuto dei metodi sismologici cerchiamo percorsi innovativi per comprendere meglio i processi fondamentali del pianeta Terra. Come si sono formate le Alpi? Quanto stabile è un pendio? Come si muovono i ghiacciai? Com’è possibile limitare i terremoti indotti nel settore della geotermia? Quanto sono pericolose le faglie per i depositi di scorie attive? Quanto trema il suolo in un determinato luogo durante un terremoto? Come possiamo prevedere (meglio) i terremoti?

I campi di ricerca elencati illustrano i settori in cui il SED è particolarmente attivo e forniscono uno spaccato delle varie attività.

Fields of Research

Allerta precoce sui terremoti

L’obiettivo dei sistemi di allerta precoce sui terremoti (Earthquake Early Warning, EEW) è quello di segnalare le scosse di terremoto imminenti prima dell’arrivo delle onde sismiche stesse. Questo sistema può essere impiegato per salvaguardare le infrastrutture vulnerabili tramite procedure automatizzate di arresto, nonché per salvare vite umane avvisando la popolazione – ove questa sia addestrata a rispondere in maniera adeguata – di un’imminente forte scossa. L’EEW non rappresenta un sistema di previsione: il terremoto infatti è già iniziato. In scenari normali, l’allerta precoce può esclusivamente fornire al massimo una manciata di secondi di preavviso.

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Monitoraggio in tempo reale

La capillare rete sismica svizzera fornisce informazioni in tempo reale sui movimenti del terreno a livello nazionale. Il gruppo Monitoraggio in tempo reale gestisce il software automatico che rileva e descrive i terremoti entro poche decine di secondi dall’evento ed emette allerte destinate alle autorità competenti e alla popolazione. Fra gli altri strumenti sismologici che offriamo vale la pena di ricordare ShakeMaps, che traccia l’intensità delle scosse in tutto il paese. Il gruppo svolge inoltre una ricerca attiva sugli strumenti di allerta precoce per i terremoti.

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Sismologia ingegneristica

Le basi della pericolosità sismica risiedono nella sismologia ingegneristica e comprendono cataloghi di terremoti storici e strumentali, affidabili equazioni predittive del moto del suolo, modelli geologici del sottosuolo ad alta risoluzione e interpretazione di osservazioni storiche. La sismologia ingegneristica elabora carte locali di pericolo (microzonazione) ricollegando i risultati ai dati sulla vulnerabilità degli edifici al fine di poter svolgere studi affidabili dei rischi.

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Sismologia statistica

Piuttosto che esaminare singoli terremoti, noi studiamo le sequenze sismiche e più in generale la sismicità: la distribuzione dei terremoti nello spazio, nel tempo e nella magnitudo. Ci interessiamo per come i terremoti si raggruppano e per come interagiscono fra di loro. Il nostro obiettivo è riuscire a prevedere la magnitudo del più forte terremoto che può verificarsi in una data regione in un determinato periodo, e vogliamo comprendere come la sismicità interesserà la popolazione.

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Modellazione numerica

La modellazione di terremoti viene utilizzata laddove mancano le registrazioni, in particolare per i grandi terremoti catastrofici e per i siti che si trovano nelle vicinanze di sorgenti di onde sismiche. In questi casi è possibile da un lato calibrare le equazioni predittive del moto del suolo specifiche per il sito e, dall’altro, utilizzare anche modelli numerici deterministici del processo di frattura e della propagazione delle onde da usare per gli scenari di terremoti. A tal fine è indispensabile è una precisa inclusione delle proprietà geologiche locali.

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Sismicità in Svizzera

Il Servizio Sismico Svizzero (SED) localizza in media circa 1'000 a 1'500 terremoti all’anno. Tuttavia solo la minima parte di essi viene percepita dalla popolazione. Gran parte dei terremoti registrati avviene nelle Alpi svizzere, in particolare nel Canton Vallese e nei Grigioni. I terremoti verificatisi in Svizzera rappresentano in prima approssimazione il risultato della collisione tra la placca litosferica europea ed africana.

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Sismologia storica & paleosismologia

Le conoscenze acquisite con lo studio dei terremoti del passato forniscono importanti informazioni in materia di prevenzione sismica e ci permettono di localizzare le scosse e di valutare la loro intensità. Dal momento che in Svizzera i terremoti catastrofici di forte intensità si verificano in modo relativamente raro, non sono ancora disponibili dati strumentali. Dobbiamo quindi risalire ai documenti storici e analizzarli con metodi storico-scientifici, interpretando con sistemi paleosismologici le tracce geologiche lasciate dai terremoti di forte intensità.

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Sismologia strong motion e influssi locali

Per migliorare l’analisi della pericolosità sismica in Svizzera, entro il 2019 il SED prevede di rinnovare e ampliare la propria rete di stazioni accelerometriche. Tramite misure geofisiche e geotecniche vengono determinate le proprietà del sottosuolo locale di ciascuna stazione, permettendoci così di interpretare le registrazioni dei terremoti osservati. Per queste misure sono stati sviluppati metodi speciali che si basano, tra le altre cose, sull’analisi delle vibrazioni ambientali.

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Fenomeni indotti da terremoto

Non sono solo i terremoti ad avere effetti devastanti sugli edifici e sulle infrastrutture: questi possono infatti essere provocati da fenomeni secondari indotti da un terremoto, come ad es. liquefazione del suolo, fenomeni di instabilità gravitativa o tsunami causati da frane sottomarine. Uno degli obiettivi riguarda la caratterizzazione di questi fenomeni per l’analisi della pericolosità sismica così come il rilevamento tempestivo di movimenti di masse sulla base di tipici segnali sismici. Un ulteriore aspetto è rappresentato dai precursori sismici a breve termine causati da processi nella crosta terrestre che possono produrre segnali premonitori di tipo elettromagnetico e geochimico.

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Sismicità indotta

I terremoti generati dall’uomo sono definiti con il termine di “sismicità indotta”. Di solito si tratta di minuscoli processi di rottura (microterremoti) che avvengono durante qualsiasi tipo di operazioni geotecniche e possono essere rilevati esclusivamente da strumenti ad alta sensibilità. Occasionalmente, tuttavia, i terremoti indotti sono sufficientemente forti da essere percepiti o addirittura causare danni nelle relative aree epicentriche. Di conseguenza, la sismicità indotta deve essere considerata come un rischio non trascurabile nel quadro delle operazioni geotecniche su larga scala, specialmente in paesi densamente popolati come la Svizzera. I processi e le condizioni che promuovono la sismicità indotta non sono ancora sufficientemente ben compresi per effettuare previsioni utili sulla probabile risposta sismica del sottosuolo a un dato intervento geotecnico. Il gruppo di ricerca del SED sulla sismicità indotta (INDU@SED) sta lavorando intensamente per colmare questo vuoto di conoscenza affrontando la problematica da diverse prospettive.

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Sismotettonica

La sismotettonica studia la relazione fra terremoti, faglie e processi tettonici, combinando le informazioni provenienti da diverse discipline, fra le quali anche la sismologia, la geodesia e la geologia. L’analisi dei dati sismologici fornisce informazioni sulla geometria e sulla direzione di movimento delle fratture associate a singoli terremoti. L’interpretazione congiunta dei diversi terremoti consente di trarre conclusioni sul regime di tensione tettonica; in combinazione con le informazioni sull’orientamento delle faglie, quest’ultimo è fondamentale per la valutazione del rischio sismico di una regione.

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