Rischi geologici
Non sono solo i terremoti a causare moti distruttivi del terreno. Fenomeni di instabilità dei pendii come liquefazione del suolo, caduta di massi, frane e tsunami possono verificarsi sia spontaneamente che in seguito ad attività sismica, mettendo a rischio persone, infrastrutture e patrimonio culturale.
Il gruppo di Rischi geologici presso il SED studia questi pericoli utilizzando misurazioni geofisiche, monitoraggio sismico, modellizzazione numerica e metodi ingegneristico-geologici e geotecnici. Grazie ai passi avanti compiuti nelle tecniche geofisiche e sismologiche, ora tali pericoli possono essere rilevati e monitorati con una precisione senza precedenti. Questa attività è alla base di tutta una serie di approcci avanzati per la caratterizzazione e il monitoraggio del pericolo.
Caratterizzazione e monitoraggio delle instabilità
Oggi i progressi nelle tecniche sismiche passive consentono di misurare il comportamento di vibrazione naturale di pendii e sponde lacustri, rivelando:
- estensione, volume e condizioni dell’instabilità
- proprietà interne quali rigidità, smorzamento, amplificazione e polarizzazione delle vibrazioni
- cambiamenti nel corso del tempo correlati ad alterazioni nella struttura interna
Tali metodi costituiscono la base per identificare i siti di monitoraggio ottimali per l’installazione di sensori aggiuntivi (ad es. sensori sismici, GPS, stazioni totali) e supportano la classificazione dei pericoli.
Osservazione continua e allerta precoce
Il monitoraggio in tempo reale consente una rapida valutazione del rischio e l’identificazione precoce dei segnali che precedono il cedimento dei pendii. Il SED monitora numerosi versanti instabili in tutta la Svizzera.
- I dati sismici in tempo reale sono elaborati automaticamente per identificare anomalie e potenziali segnali che precedono il cedimento.
- Questo approccio integra i metodi convenzionali quali rilievi geodetici e controlli visivi.
- Tra i siti di monitoraggio attivo si annoverano Brienz/Brinzauls e Preonzo, siti in permafrost come Gemsstock e la Groenlandia, nonché aree soggette a movimenti lenti del versante a Heinzenberg, in Val Lumnezia, a Braunwald e al Montagnon.
Rilevamento automatico dei movimenti di massa
Non tutte le scosse sono provocate dai terremoti. Alcune sono conseguenza di esplosioni, boati sonici o movimenti di massa come frane, crolli di rocce o colate di fango. Il SED si avvale di moderni algoritmi di autoapprendimento per individuare in maniera automatica i movimenti di massa superiori a una determinata soglia:
- il rilevamento in tempo reale consente di valutare più rapidamente il rischio
- gli eventi vengono aggiunti al database pubblico dei movimenti di massa registrati in Svizzera, che raccoglie i dati dal 2009 e viene regolarmente aggiornato
Liquefazione: perdita della stabilità del terreno
Quando i terremoti scuotono limo e sabbia saturi di acqua, questi materiali possono perdere resistenza e – in casi estremi – liquefarsi, perdendo la capacità portante. L’identificazione e il monitoraggio di queste zone aiutano a prevenire cedimenti imprevisti dei terreni:
- le aree a rischio liquefazione vengono individuate mediante studi geofisici
- sensori permanenti collocati all’interno di pozzi misurano gli effetti di amplificazione e il comportamento dei materiali in condizioni lineari e non lineari
- i risultati sono usati come riferimento per la valutazione del rischio per le infrastrutture costruite su terreni potenzialmente instabili
L’obiettivo: ridurre il rischio su scala nazionale
La combinazione di monitoraggio avanzato, caratterizzazione dei siti e modellizzazione consentono al SED di migliorare le valutazioni della pericolosità, di diramare allerte preventive e di supportare misure volte a proteggere le persone, le infrastrutture e il patrimonio culturale dai movimenti di massa e dai pericoli indotti dai terremoti.
Instabilità della roccia a Brienz/Brinzauls, teatro di un cedimento parziale nel giugno 2023. Il triangolo rosso indica l’ubicazione del sensore sismico BRIZ2 e di una stazione meteo. Destra: variazioni nel tempo della risonanza del primo modo superiore dell’instabilità, comprese b) la variazione della frequenza di risonanza e c) la variazione della polarizzazione. Il numero di eventi sismici registrati è riportato in d).
Il gruppo di Rischi geologici del SED è diretto dalla Dr. Franziska Glüer.