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Sismicità indotta

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.

Studi osservazionali e sperimentali

I primi resoconti sulla sismicità indotta da iniezioni di fluidi risalgono agli anni ‘70, ma sono spesso scarsamente documentati o non disponibili per i ricercatori. Di conseguenza, una parte chiave della nostra ricerca consiste nella raccolta di insiemi di dati di alta risoluzione e qualità, nella loro documentazione scientifica e nella loro elaborazione ai fini della ricerca e dell’insegnamento. A tal fine gestiamo un pool di strumenti e sviluppiamo nuovi metodi al fine di migliorare il rilevamento e l’analisi dei microterremoti e dei minimi cambiamenti sotto la superficie terrestre.

Oltre a condurre ricerche meramente osservazionali, l’INDU@SED è fortemente coinvolto in studi sperimentali sulla sismicità indotta dalle iniezioni di fluidi che vanno dalla scala di laboratorio (cm) a quella di campo (km). Su scala ridotta, le condizioni sperimentali possono essere ampiamente controllate e i test ripetuti numerose volte. I risultati di questi esperimenti ci aiutano a sviluppare procedure di iniezione per la scala di campo in grado di ottimizzare il risultato di stimolazione e ridurre al minimo i terremoti indotti.

Modellazione numerica della sismicità indotta

Rispetto alle a osservazioni sul campo, la sperimentazione di modelli astratti è la chiave per comprendere i processi soggetti alla sismicità indotta; a tal fine l’INDU@SED ricorre alla modellazione numerica. Sviluppiamo software che combinano la fluidodinamica all’interno di materiali porosi e fratturati con i modelli termo-idro-meccanici e modalità sismiche statistiche e fisiche. Le previsioni idromeccaniche e sismologiche del nostro modello possono quindi essere confrontate con i dati osservati sul campo, calibrando i parametri del modello per rendere conto della differenza delle condizioni sperimentali. Questo approccio è stato applicato con successo a livello retrospettivo per modellare sequenze sismiche indotte da iniezioni di fluidi (ad es. Basilea, Soultz-sous-Forêts) e sarà sfruttato per studiare potenziali scenari futuri per le applicazioni di geoenergia profonda in Svizzera.

Valutazione in tempo reale dei rischi da sismicità indotta

Uno degli obiettivi principali del nostro lavoro è lo sviluppo di un sistema “semaforico” avanzato (Advanced Traffic Light System, ATLS) per gli esperimenti sul campo dell’iniezione di fluidi. Sulla base dei dati sismologici e idraulici osservati e del previsto schema di iniezione, questo sistema sarà in grado di prevedere la probabilità che una data somma dei danni da terremoto (M) sia superata entro le successive X ore (rischio sismico). A tal fine abbiamo bisogno di avviare il nostro modello numerico in tempo reale e calibrarlo costantemente sulla base dei dati sismologici e idraulici osservati. Sulla base del rischio sismico previsto, gli operatori potranno così attuare le misure prestabilire diverse ore prima del raggiungimento di un livello di rischio inaccettabile.

A differenza dei sistemi semaforici tradizionali, basati su una magnitudo fissa e predefinita o su soglie dei movimenti tellurici, l’ATLS si adatta automaticamente ai cambiamenti dinamici nella risposta sismica del sottosuolo. In questo modo confidiamo che non solo sia possibile interrompere l’iniezione con sufficiente tempestività per prevenire danni inaccettabili, ma anche definire strategie su come procedere nelle operazioni dopo il raggiungimento di un determinato livello di allarme.

Collaborazione e consulenza scientifica

Manteniamo una stretta collaborazione scientifica con partner nazionali e internazionali attivi nel mondo accademico e in campo industriale. Per rendere ancora più proficuo tale scambio, l’INDU@SED ospita ogni due anni a Davos un workshop internazionale sulla sismicità indotta.

La consulenza fornita alle autorità cantonali e federali su tutti gli aspetti relativi alla sismicità indotta è uno dei compiti principali dell’INDU@SED. Nel quadro di questa attività, supportata dall’Ufficio federale dell’energia (UFE) e da SvizzeraEnergia, sviluppiamo linee guida sulle buone pratiche e promuoviamo standard intercantonali per la gestione della sismicità indotta nell’ambito dei progetti geotermici. Leggere di più sul progetto GEOBEST-CH.