Video dell’animazione della propagazione sulla superficie terrestre delle onde sismiche generate dal terremoto di Mw 5.9 delle ore 21.18 del 26 ottobre 2016 che ha coinvolto le province di Macerata, Rieti, L’Aquila, Perugia, Ascoli Piceno. Le onde di colore blu indicano che il suolo si sta muovendo velocemente verso il basso, quelle di colore rosso indicano che il suolo si sta muovendo verso l’alto. L’intensità del colore è maggiore per spostamenti verticali più veloci. Ogni secondo dell’animazione rappresenta un secondo in tempo reale. Sono rappresentati i primi 85 secondi a partire dall’origine dell’evento sismico. (Fonte INGV)

ROMA – L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ha diffuso il video dell’animazione della propagazione sulla superficie terrestre delle onde sismiche generate dal terremoto di Mw 5.9 delle ore 21.18 del 26 ottobre, che ha coinvolto le province di Macerata, Ascoli Piceno, Perugia, Rieti e L’Aquila.

Anche il nuovo shakemovie potrebbe sembrare un’animazione artistica più che scientifica, ma in realtà è frutto della soluzione delle equazioni che descrivono il processo di propagazione. La tomografia sismica è un metodo usato per lo studio dell’interno della terra, che consente di determinare la velocità delle onde sismiche attraverso l’analisi dei sismogrammi.

La velocità e l’ampiezza delle onde sono variabili e dipendono dalle caratteristiche della sorgente sismica, dal tipo di suolo che attraversano e dalla topografia: esse non si propagano in maniera uniforme nello spazio, ma luoghi equidistanti dall’epicentro risentono del terremoto in maniera del tutto diversa. Nel modello tomografico 3D utilizzato nella simulazione, i diversi colori rappresentano le differenti velocità delle onde sismiche P, che variano dal rosso (2000 m/s) nelle aree con velocità minori (bacini alluvionali), fino al blu scuro (8000 m/s) in quelle più veloci.

“In questo caso si osserva, ad esempio, che le onde si sono propagate con più intensità e più a lungo verso Nord-Est, lungo le coste delle regioni adriatiche, verso il Lazio e la Toscana Meridionale – spiega l’Ingv – Questo tipo di simulazioni è possibile solo recentemente, da quando sono disponibili supercomputer che permettono di eseguire calcoli in parallelo. Per questa simulazione (relativamente piccola) sono stati utilizzati 512 processori, per un totale di 5000 minuti di tempo calcolo e 256 GB di memoria. L’analisi della differenze tra i sismogrammi prodotti da questo tipo di simulazioni e quelli misurati in realtà offrono informazioni cruciali, non solo per la determinazione della sorgente sismica e delle caratteristiche del sottosuolo, ma anche per la previsione delle scuotimento del suolo prodotto da ipotetici eventi sismici”.

L’animazione è generata attraverso la seguente procedura:

1) le onde sismiche sono registrate dei sismometri della Rete Sismica Nazionale ed analizzate per determinare i parametri fondamentali del terremoto (epicentro, tempo origine, magnitudo). Per quelli di magnitudo superiore a 3.5 viene calcolato anche il “tensore del momento sismico”, descrizione matematica delle forze in gioco sulla faglia che ha generato l’evento;

2) viene costruito un modello tridimensionale della regione interessata che include complessità geologiche come la Moho e la presenza di suoli “soffici” (come i sedimenti alluvionali della Pianura Padana e di alcuni bacini appenninici);

3) utilizzando il modello 3D ed il tensore momento sismico, viene simulata la propagazione delle onde, tenendo conto della risposta sismica locale, come la loro amplificazione nei bacini alluvionali (terreni soffici) e l’aumento della velocità nei terreni rocciosi. Le equazioni sono risolte attraverso il software SPECFEM3D, sviluppato in collaborazione con i ricercatori Ingv.

4) i sismogrammi e l’evoluzione dei valori della velocità del suolo sulla superficie terrestre sono salvati e visualizzati attraverso Paraview.

Dettaglio tecnico
Per ridurre i tempi di calcolo e viste le limitate conoscenze attuali dei dettagli del sottosuolo, la simulazione a scala italiana dell’animazione è relativamente “a bassa frequenza”, visualizza cioè le frequenze delle onde fino a 0.5 Hz. Questo significa che il fronte d’onda “interagisce” con oggetti delle dimensioni di 1.5-2 km. La risposta sismica locale è quindi limitata agli effetti di strutture geologiche di queste dimensioni. Aumentando il contenuto in frequenze, si evidenzierebbero dettagli più piccoli, per esempio, l’amplificazione dovuta ai sedimenti.
Per migliorare la risuluzione nella regione vicino all’epicentro, i primi 30 secondi di animazione sono stati ottenuti attraverso un simulazione locale a più alta risoluzione più alta frequenza (fino a 2 Hz). Per ragioni di visualizzazione la topografia è stata aumentata di 3 volte.

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