sistemi di allerta sismica immediata (early warning) per la mitigazione degli effetti dei terremoti...
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Sistemi di Allerta Sismica Immediata (“Early Warning”) per
la mitigazione degli effetti dei terremoti
Prof. Aldo ZolloUniversità degli Studi di Napoli “Federico II”
Centro Regionale di Competenza AMRA
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Sismicità attualeSismicità storica
Mappa delle massime intensità osservate nell’ultimo millennioultimi 5 anni
Terremoti in ItaliaTerremoti in Italia
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Rischio SismicoRischio Sismico
rischio
pericolosità vulnerabilità esposizione
Mitigazione del rischio
• Potenziamento del sistema di monitoraggio e delle metodologie di osservazione
• Simulazione e predizione di scenari realistici di scuotimento sismico
• Interventi sul patrimonio edilizio
•Attività educative ed informative
(Early Warning Sismico)
Allerta Sismica Immediata
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• COS’E’ un sistema di allerta sismica
immediata (early warning sismico)• PERCHE’
Un sistema di early warning sismico in Campania
• QUALEla concezione e l’architettura del sistema
• COMEvengono stimati in tempo reale la localizzazione e magnitudo
““Early warning” sismicoEarly warning” sismico
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Sistema Early Warning Sistema Early Warning Sismico: Sismico:
Idea di BaseIdea di Base
• Si basa sulla differenza tra la velocità di propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo e quella dei segnali analogici(digitali) trasmessi via radio (o cavo)
• In funzione della distanza dall’area sorgente di un forte terremoto, l’informazione circa la sua localizzazione e magnitudo può raggiungere il sito “potenzialmente a rischio” da qualche decina a pochi secondi prima dell’arrivo delle onde sismiche di ampiezza più rilevante.
EPIC
Velocità delle onde S : circa 3.5 km/sec
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Usi potenziali dell’Early WarningUsi potenziali dell’Early Warning
Azioni Individuali:Misure protettive in casa, posti di lavoro, aule scolastiche quali la messa in sicurezza sotto banchi, strutture portanti-allontanamento immediato da dispositivi chimici, impianti pericolosi, infrastrutture lavorative instabili (edilizia, pulizia..)
Azioni Automatiche:- Attivazione di meccanismi di rallentamento/stop di sistemi di trasporto di materiali in aree industriali- Annullamento atterraggio di aeroplani- Arresto del traffico all’imbocco di ponti / autostrade a rischio- Disattivazione di impianti chimici industriali- Protezione,controllo, temporanea disattivazione delle reti del gas, elettriche- Attivazione di meccanismi di controllo semi-attivo degli edifici (in fase sperimentale in Giappone)- back-up dati e spegnimento di sistemi di calcolo di particolare rilevanza
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Sistemi di “Early Warning” Sistemi di “Early Warning” sismico nel mondosismico nel mondo
• “Regionali”> Rete sismica nell’area sorgente dei terremoti ed
area target distante– Taiwan– Città del Messico– Bucharest– Regione Campania (in costruzione)
• “In-situ” > rete sismica o singoli sensori disposti sull’area
target– Giappone
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Sistema Early Warning tipo Sistema Early Warning tipo “Regionale”“Regionale”
La rete sismica di Taiwan in area sorgente dei terremoti è in grado di valutare in meno di 5 sec la magnitudo dell’evento. Questa informazione è inviata con un anticipo di 20-30 secondi lungo la costa.
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Sistema Early WarningSistema Early Warningtipo “In-Situ”tipo “In-Situ”
Il sistema Uredas in Giappone è installato lungo la linea ferroviaria Shinkansen. E’ capace di predire magnitudo e distanza dell’evento potenzialmente distruttivo a partire dall’analisi dei primi secondi delle onde P.
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E’ un progetto pilota per la sperimentazione di un sistema di early warning sismico nella Regione Campania e per la valutazione rapida dello scenario di danno atteso in seguito a forti terremoti
Tempi di realizzazione: fine 2005 completamento della rete sismica per il rilevamento in
tempo realefine 2006 implementazione del sistema di trasmissione dati
Enti finanziatori:
Regione Campania- Settore Protezione CivileAMRA Centro Regionale di Competenza sui Rischi Ambientali
Il prototipo di sistema “Early Il prototipo di sistema “Early Warning” sismico in CampaniaWarning” sismico in Campania
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WH
AT
WH
AT
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WH
OW
WH
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HY
Sismicità storica della Regione Sismicità storica della Regione CampaniaCampania
Tyrrenian sea
Cam
pania
Region
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Tasso di ricorrenza dei terremotiTasso di ricorrenza dei terremoti
Mappa di probabilita dei terremoti moderati e forti (Mper i prossimi 10 anni (Cinti et al., G3, 2005)
southernApennines
Dati strumentali (Boschi et al,2003)
M>4.0 1 evento ogni 1.5 anni
M>5.0 1 evento ogni 4 anni
M>6.0 1 evento ogni 32 anni
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Peculiarità e problemi Peculiarità e problemi
• Gli eventi moderati (M>4.5) sono di interesse impatto sociale,agibilità delle infrastrutture
• Piccole distanze ipocentrali ridotte finestre temporali per l’allerta immediata
• Eventi di rottura multipla complessità/ attendibilità della localizzazione e stima della magnitudo
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Obiettivi sensibiliObiettivi sensibili
citta of Napoli
ospedali
Stazioni pompieri
Linee elettriche/gas
industrie
Linee ferroviarie
Autostrade
4 città medie
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Tempi caratteristici per l’EW in Tempi caratteristici per l’EW in CampaniaCampania
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Concetti generali del sistema Concetti generali del sistema EW in Campania 1/2EW in Campania 1/2
Finestra Temporale di Allarme
Output
Early Warning 1-2 decine di secondi
Stringa di dati: localizzazione, magnitudo con relativi errori
X, X, M, M
Post-event
Warning
1-2 centinaia di secondi
Simulazione scuotimento del moto del suolo
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EARLY WARNING• Processi distribuiti di analisi e decisione (“virtual sub-net”
Taiwan)• Continuo aggiornamento dei dati e diffusione dei
parametri di uscita (aumento progressivo dall’attendibilità dei parametri stimati)
POST-EVENT WARNING• scenario preliminare: misura ed interpolazione areale del
moto del suolo• scenario dettagliato: simulazione della rottura e
propagazione delle onde usando semplici modelli sorgente/propagazione
Concetti generali del sistema Concetti generali del sistema EW in Campania 2/2EW in Campania 2/2
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Localizzazione & Magnitudo in Localizzazione & Magnitudo in Tempo RealeTempo Reale
• Localizzazione– Problema concettualmente semplice, tecniche
standard o in via di sviluppo, precisione elevata
• Magnitudo– Problema concettualmente difficile,
regressioni empiriche su osservabili di misura complessa, precisione bassa
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Stima della Magnitudo in Stima della Magnitudo in Tempo RealeTempo Reale
Come sia possibile avere in 3 sec di segnale informazioni sulla grandezza di un terremoto la cui rottura dura una decina di secondi?
Problema scientifico aperto
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Stima della Magnitudo in Stima della Magnitudo in Tempo RealeTempo Reale
Il periodo dominante del segnale nei primi 3 sec dipende dalla magnitudo !
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Bagnoli (22 km)Calitri(20 km)
1980 Irpiniaearthquake
Ms=6.9
TPmax (4sec)
M
Tpm
ax
Allen & Kanamori,2003
Misura della magnitudo alla Misura della magnitudo alla rete EW in Campania rete EW in Campania
Magnitudo
Ampiezze di picco delle onde P ed S nei primi secondi
Misura dell’energia sismica
Periodo dominante
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Localizzazione: Approccio Localizzazione: Approccio evolutivoevolutivo
Dalla prima registrazione dell’onda P ad una stazione della rete si ottiene una localizzazione preliminare che viene via via aggiornata man mano che altri dati vengono acquisiti dalla rete
STA1
EQK
SIMULAZIONE
TERREMOTO
IRPINIA
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ConclusioniConclusioni
Lo sviluppo e l’applicazione di sistemi “early warning” per la difesa dagli effetti dei terremoti è la nuova frontiera della ricerca scientifica e tecnologica della sismologia e dell’ingegneria sismica
E’ richiesto un’elevato grado di automazione delle procedure di notifica dell’allerta e delle conseguenti azioni di mitigazione dei danni Alta affidabilità del sistema, sistemi avanzati di tele-comunicazion e
In Regione Campania è in corso di realizzazione un sistema di allerta sismica immediata all’avanguardia a livello internazionale il cui utente principale sarà la Protezione Civile Regionale.
Va costruita l’interfaccia tra il sistema di allerta ed i potenziali utilizzatori (Protezione Civile, operatori e gestori delle emergenze sismiche, decision makers,..) formazione, informazione , diffusione dei risultati,…