Terremoti, una nuova mappa del rischio sismico basata sulla fisica

SCOPERTE – Prevedere i terremoti ad oggi non è ancora possibile, ma lo studio di nuovi modelli basati non solo sulla statistica ma anche sulla fisica degli eventi sismici permette lo sviluppo di nuove mappe del rischio sempre più affidabili. I terremoti infatti rappresentano un grande pericolo per le popolazioni e le città di tutto il mondo, ma l’uomo può mettere in atto alcune accortezze per mitigare il rischio: dai requisiti di costruzione anti-sismici più severi a una migliore zonizzazione, in modo da limitare il potenziale catastrofico dettato dai crolli di edifici e strade, così come la perdita di vite umane.

Si tratta di misure preventive che diventano ancora più efficaci grazie proprio ai modelli sismici sempre più dettagliati che permettono la creazione di mappe del rischio di alta qualità. Questo uno dei risultati raggiunto proprio da un team di ricercatori del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, della University of Southern California, della University of California del Riverside e del U.S. Geological Survey guidati dal geofisico Bruce Shaw. Gli attuali modelli infatti sono sviluppati partendo da una lista di assunzioni incerte e le eventuali predizioni sono difficili da testare nel mondo reale anche per i lunghi intervalli di tempo che intercorrono tra un violento sisma e un altro. Shaw ha sottolineato nell’articolo pubblicato sulla rivista Science Advances la necessità di elaborare un modello che sia basato sulla fisica:

“Sia che un grande terremoto avvenga la prossima settimana o tra dieci anni da ora, gli ingegneri hanno bisogno di costruire a lungo termine. Ora abbiamo un modello fisico che ci dica quali sono i rischi a lungo termine”.

Un nuovo tipo di simulatore

I ricercatori hanno sviluppato un simulatore di terremoti chiamato RSQSim che semplifica il modello statistico degli eventi sismici in California abbinando ai dati raccolti dagli strumenti negli ultimi 100 anni a delle assunzioni semplificate di tipo fisico. Il simulatore dunque ha permesso di ricreare una storia realistica dei terremoti che hanno interessato le faglie della California negli ultimi 500mila anni circa, offrendo ai ricercatori uno strumento fondamentale nello studio dei sismi grazie a un supercomputer. Le simulazioni si sono rivelate in accordo coi dati statistici, andando così a supportare le attuali proiezioni di rischio per il territorio in esame nello studio.

Un risultato che ha sorpreso gli scienziati, dato che il simulatore semplifica il modello statistico per la California eliminando molte delle ipotesi che vanno a stimare la probabilità che un terremoto di una certa magnitudo colpisca una specifica regione. Il simulatore, programmato con una fisica relativamente di base, è stato però comunque in grado di riprodurre stime compatibili con quelle di un modello che è stato costantemente migliorato negli ultimi decenni, come ha sottolineato Shaw: “questo dimostra che il nostro simulatore è pronto per una prima prova”.

Il prossimo passo dello studio sarà quello di testare i modelli statistici di previsione di rischio sismico in specifiche regioni con RSQSim, producendo così delle mappe di migliore qualità che potranno essere impiegate anche dai governi per stilare regolamentazioni anti-sismiche per città ad alto rischio, come in questo caso Los Angeles e San Francisco. Risultati che potranno essere utilizzati per costruire edifici a prova di sisma, cercando però di mantenere i costi relativamente bassi.

Un segno distintivo di questo nuovo simulatore è rappresentato dal modo in cui vengono approssimati i tassi di velocità e frizione delle faglie nel mondo reale, faglie che si rompono trasferendo lo stress su quelle vicine e provocando a volte terremoti ancora più forti. Il modello è stato sviluppato oltre 10 anni fa dalla UC Riverside e raffinato con le nuove scoperte fino ad ottenere un profilo del rischio sismico molto simile a quello ricavato dai soli dati statistici. Un risultato, come ha spiegato Tom Jordan, geofisico alla USC e co-autore dello studio, che aumenta la credibilità delle mappe di rischio sismico: “se ottieni risultati simili con differenti tecniche, si aumenta la fiducia che il lavoro che stai facendo va per il verso giusto”.

Il modello può servire per creare nuove mappe di rischio

John Vidale, direttore del Southern California Earthquake Center, ha sottolineato che il modello potrà solo migliorare grazie alla creazione di supercomputer con capacità di calcolo superiori e con l’aggiunta di nuove ipotesi fisiche al software, come ad esempio dettagli su terremoti in posti inattesi, l’evoluzione delle faglie lungo un intero periodo geologico e il flusso viscoso profondo sotto le placche tettoniche, che non sono ancora stati inseriti tra le assunzioni.

Il modello potrà ora essere utilizzato per avere una maggiore conoscenza delle scosse di assestamento e dell’evoluzione delle faglie in Californa, ma potrà essere applicato anche per lo studio di altri sistemi di faglie nel mondo. Inoltre i ricercatori stanno lavorando per incorporare il simulatore nel CyberShake, un modello di movimento terrestre basato sulla fisica, per testare se anche in questo caso il simulatore sarà in grado di riprodurre le stime delle scosse degli attuali modelli statistici. Kevin Milner, co-autore dello studio e ricercatore della USC, ha spiegato:

“Man mano che miglioriamo la fisica nelle nostre simulazioni e i computer diventano più potenti saremo in grado di comprendere dove e quando i terremoti più distruttivi possono colpire”.

Avere un modello di simulazione che riproduce i dati statistici rappresenta dunque per gli scienziati uno strumento fondamentale per la creazione di mappe di rischio ad alta precisione, che potranno essere utilizzate non per prevedere il singolo terremoto, ma per aiutare i governi, le istituzioni e la popolazione che vivono nelle aree più a rischio a impostare tassi di assicurazione e a ridefinire gli standard di progettazione di edifici e costruzioni in modo da limitare i danni derivanti dai forti eventi sismici.

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