sabato 11 febbraio 2017

La bufala dell’uso del sistema di allerta terremoti in Italia: perché (e quando) funziona in Giappone e perché non può funzionare da noi.


Tante sono le bischerate che si sentono sui terremoti in Italia, a partire da chi continua a sostenere che INGV abbia abbassato la Magnitudo dell'evento (anche a novembre in Nuova Zelanda il servizio locale aveva sbagliato - e non di poco - all'inizio, sottovalutando il dato e di parecchio: ma lì non ci sono stati gli scomposti strepiti che abbiamo da noi quando una Magnitudo viene corretta da... 6.2 a 6.4). Ci sono poi "le trivelle" e compagnia cantante. Ho veramente la nausea per questo. La moda di questi ultimi giorni è quella del sistema di allarme per i terremoti di cui si è dotato il Giappone: mi è toccato già intervenire più volte per spiegare perché questo sistema non può funzionare in Italia: semplicemente perché si tratta di un sistema centrato per terremoti molto diversi per Magnitudo e distanza epicentrale rispetto a quelli italiani. Voglio quindi riepilogare la questione anche su Scienzeedintorni.

Questa raffigurata qui a fianco non è che l’ultima delle idiozie che sono state dette a proposito del sistema di allarme che hanno i giapponesi in caso di terremoto. La prendo ad esempio: stavolta viene da una precisa parte politica, ma, come parecchie idiozie italiche, è trasversale da destra a sinistra passando per i grillini (e anche alla ggggente). Un personaggio molto attivo nei Social Network a proposito dei terremoti ha dichiarato che "ogni istituto scolastico dovrebbe essere dotato di una piccola stazione sismica, di un vero "early warning system" come in Giappone, che appena riceve le onde primarie di un terremoto potenzialmente pericoloso avvii il piano di emergenza in maniera autonoma attivando un segnale acustico".
Quanto dichiarato è semplicemente sbagliato, in quanto i terremoti italiani sono molto diversi da quelli giapponesi per i quali è stato idato questo intelligente sistema di allarme. Vediamo perché.

LE CARATTERISTICHE DELLE VARIE ONDE SISMICHE. Intanto vediamo di distinguere i vari tipi di onde sismiche:

Onde P e onde S - dal sito di INGV
  • onde P (primarie): al loro passaggio le rocce si comprimono e si dilatano continuamente. Sono anche dette longitudinali perché fanno oscillare le particelle di roccia che attraversano nella direzione in cui si propagano si propagano come le onde sonore nell'aria
  • onde S (secondarie): non causano variazioni di volume al loro passaggio; si propagano allo stesso modo di una corda agitata orizzontalmente e l'oscillazione delle particelle di roccia avviene trasversalmente rispetto alla loro direzione di propagazione

Una cosa interessante è che le onde P si propagano anche nei fluidi, dove le onde S non si propagano.

Quando le onde P e le onde S incontrano la superficie terrestre da quel punto si propagano altre onde:
  • le onde di Rayleigh: un modello di come funzionano sono le onde che che si propagano dal punto in cui un sasso cade in uno stagno
  • le onde di Love: fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale. Il movimento delle particelle attraversate da queste onde è trasversale e orizzontale rispetto alla direzione di propagazione delle onde

Le onde di Rayleigh e quelle di Love sono quelle che provocano i danni dei terremoti ma per questa trattazione ci servono solo le onde P e le onde S.

Quanto detto ovviamente si riferisce ai primi treni in arrivo, perché come le onde luminose, anche le onde sismiche sono soggette a riflessioni e rifrazioni quando cambiano il mezzo in cui passano e quindi più elevata è la Magnitudo di un evento, più a lungo i sismografi continueranno a ricevere onde da lui prodotte, che percorreranno le vie più disparate ma che avendo fatto più strada, essendo riflesse e rifratte hanno perduto la loro forza e vengono registrate solo dalla strumentazione. 
Proprio lo studio delle onde riflesse e rifratte è il sistema migliore per studiare l’interno della Terra.

Ci sono poi altre due caratteristiche fondamentali da prendere in esame e cioè:
  • siccome i terremoti sono prodotti da scorrimenti violenti e veloci lungo un piano di faglia, le onde P sono meno intense (meno alte) delle onde S. Come ho fatto notare in questo post sull’esperimento nucleare nordcoreano del gennaio 2016, se invece il terremoto è generato da una esplosione (per esempi di un ordigno nucleare) le onde P sono più forti delle onde S
  • a causa della differenza di velocità dei due treni d’onda principali, più lontano è il terremoto, più distanti nel tempo saranno gli arrivi dei due principali treni di onde. Per capire quanto distante sia avvenuto un terremoto la discriminante più intuitiva è la differenza fra il tempo di arrivo delle onde P e delle onde S: maggiore la distanza, maggiore la differenza fra l'arrivo dei due treni principali.

Quindi l’idea dei giapponesi è semplice: sfruttare la differenza fra i tempi di arrivo delle onde P e delle onde S, per cui i sismografi (e soprattutto gli accelerometri) riconoscono che è arrivato un forte treno di onde P e danno l’allarme permettendo alla popolazione (ben addestrata… i giapponesi sono “un pò” più disciplinati di noi italiani) di prendere le opportune misure per mettersi in salvo prima dell’arrivo, qualche decina di secondi dopo, delle distruttive onde S.
Tutto semplice, ma con un particolare di non trascurabile importanza, osservabile in questa carta tratta dall’Iris Earthquake Browser, che illustra per quali terremoti il sistema di allarme sia stato concepito: si tratta di eventi a Magnitudo molto più elevata di quella degli eventi principali italiani (oltre 7) e che avvengono a decine di km dalla costa, sul mare.

Questi terremoti si producono nella zona dove la placca pacifica scorre sotto quella continentale e nel conseguente prisma di accrezione giapponese, la fascia attualmente in compressione a causa della collisione fra le due placche.
Nell'immagine seguente vediamo il sismogramma del terremoto del 2011, reperito sul sito di EMSC: gli arrivi dei due treni d’onda avvengono a circa 50 secondi di distanza, un tempo abbastanza lungo per permettere in molti casi di mettersi in sicurezza. 
Non solo, ma siccome il treno delle onde P finisce prima dell'arrivo delle onde S la popolazione avverte in questo modo 2 scosse distinte.
In Italia è successo per esempio nel terremoto M 5.6 del 28 ottobre 2006 nel Tirreno: ci sono precise testimonianze secondo le quali “ci sono state due scosse, di cui la seconda più forte della prima”. È chiaro che invece si tratti di persone che hanno distinto l’arrivo del treno di onde P da quello delle onde S.

Quindi in Giappone un terremoto importante nella zona interessata dagli effetti della collisione fra le placche sarà anche forte, ma a 100 km dalla costa (e a 30 di profondità), i due treni d'onda saranno ben distinguibili e il treno delle P viene avvertito con un forte anticipo rispetto a quello che provoca effettivamente i danni.

Osserviamo poi questo secondo sismogramma, che si riferisce al terremoto M 6.8 del 17 gennaio 1995, noto come “terremoto di Kobe.
La città e i suoi dintorni hanno patito danni e vittime impressionanti, eppure si trattava “solo” di un M 6.5, oltre 1000 volte meno intenso di quello del 2011 (ripeto che la Magnitudo è in scala logaritmica, per cui un evento M 7 è oltre 30 volte più intenso di uno con M 6 e così via). 
A differenza del terremoto del 2011, quello di Kobe  è avvenuto sulla linea mediana, come quelli della primavera scorsa, di cui ho parlato qui.
L’ipocentro è sotto la terraferma a 16 km di profondità. In quel caso il sistema di allarme è stato completamente inutile, perché fra l’arrivo delle onde P e quello delle onde S sono passati appena 5 secondi, un tempo difficilmente utile per mettersi in salvo, tra inerzia del sistema, arrivo delle onde sonore delle sirene e prontezza dell’essere umano a capire cosa stia succedendo e decidere, sia pure in maniera istintiva, cosa fare.

Tanto per fare un raffronto ferroviario: i sensori sismici delle ferrovie giapponesi avvertono l'arrivo delle onde P e immediatamente parte il processo per far fermare i treni (magari i veloci Shinkansen non saranno ancora proprio fermi ma saranno sicuramente correranno a velocità ben inferiori ai 250 / 300 km/h a cui viaggiano normalmente). Durante il terremoto superficiale del 15 aprile 2016 invece un treno è deragliato proprio a causa delle onde sismiche: troppo poco lo sarto fra l'arrivo dei due treno d'onda principali per permettere di operare un rallentamento.

In Italia (ed in particolare negli eventi da agosto in poi) siamo nella situazione della linea mediana: eventi superficiali e sotto i nostri piedi. 
Quindi tale tipo di allarme da noi non servirebbe assolutamente a niente. L'unica difesa possibile è la costruzione di edifici in grado di resistere alle sollecitazioni dei terremoti, cosa tecnologicamente possibile.
Altri discorsi sono fuffa

3 commenti:

Mauro ha detto...

i giapponesi sono “un pò” più disciplinati di noi italiani

Indottrinati sarebbe stato più corretto di disciplinati.

zoomx ha detto...

Mi sembra che invece di occuparsi di mettere in sicurezza le scuole e i luoghi di lavoro si vuole perdere tempo con palliativi che non servono a niente.

marianna ha detto...

Grazie! Non conoscevo le onde primarie e secondarie. Abito in un paese dell'appennino toscano e ho sentito vari terremoti. In tre in particolare prima ho sentito il botto o il "rumore del sottovuoto" e dopo due secondi il tremore.