Cos'è il TCS Sismologia

La comunità del Thematic Core Service (TCS) per la Sismologia (EPOS Seismology) coordina l’accesso libero a grandi quantità di dati sismologici e prodotti scientifici nel rispetto dei principi FAIR  e in stretta collaborazione con le seguenti organizzazioni europee:

La sismologia è un settore della Geofisica che, analizzando dati di diversa natura, studia i terremoti ed i fenomeni ad essi associati come la propagazione delle onde sismiche all’interno della Terra e gli effetti prodotti sull’ambiente antropico e naturale. 
 

La sismologia moderna,  intesa come osservazione e misura strumentale delle onde sismiche, è una scienza relativamente giovane che ha tratto beneficio negli ultimi decenni dalla diffusione a livello globale di sistemi di osservazione e di trasferimento dati tecnologicamente avanzati. 

L’accesso aperto e standardizzato alle registrazioni sismiche (forme d’onda) e ai dati ad esse correlati (metadati) pochi minuti dopo il verificarsi di un evento sismico è garantito in Europa da diverse infrastrutture di ricerca nell’ambito delle scienze della terra solida che contribuiscono all’ European Integrated Data Archive (EIDA). Le forme d’onda disponibili in EIDA sono corrette e analizzate in tempo quasi reale dal sistema Rapid Raw Strong Motion (RRSM) per rimuovere distorsioni del segnale o bande di frequenza affette da rumore e per fornire parametri rappresentativi del moto sismico di interesse ingegneristico. Forme d’onda accelerometriche riviste da operatori esperti, provenienti da EIDA e da archivi nazionali off-line, sono disponibili per l’area mediterranea tramite l’Engineering Strong-Motion Database (ESM) e per il territorio italiano ITACA insieme a metadati e parametri di scuotimento del suolo e ad una serie di tool per l’analisi e la selezione del dato accelerometrico. 

Le informazioni che si possono dedurre dall’analisi delle registrazioni dei terremoti non sono tuttavia sufficienti a ricostruire gli effetti  che hanno interessato determinate località o aree  in epoca pre-strumentale. La Sismologia Storica ha pertanto il compito di ricostruire l’impatto dei terremoti del passato attraverso l’analisi delle informazioni sui danni alle costruzioni,  sugli effetti sull’ambiente o sulle persone descritti in documenti di varia natura. 

I risultati delle ricerche di questo tipo sono oggi disponibili in numerosi archivi storico macrosismici a livello italiano, europeo e globale, rispettivamente ASMI, AHEAD, CFTI5Med, e GHEA, e sono alla base dei cataloghi parametrici dei terremoti per l’Italia, CPTI, e per l’Europa, EPICA.

L’Italia, in particolare, è uno dei paesi a più elevata pericolosità sismica in Europa che ha subito numerose vittime e danni ingenti non solo a causa di forti terremoti del passato.

In tempi recenti, infatti, il territorio italiano ha subito le pesanti conseguenze di alcune crisi sismiche come quelle verificatesi nel 2012 in Pianura Padana e nel 2016-2017 in Italia centrale.

Alla base della comprensione del fenomeno fisico che genera un forte terremoto c’è l’individuazione delle strutture geologiche, in particolare le faglie, in grado di generarli. Lo spostamento lungo una faglia genera le onde sismiche che si propagano nella crosta terrestre e causano il moto del suolo. Questo spostamento talvolta può propagarsi fino alla superficie creando dei gradini, detti scarpate di faglia, che possono raggiungere diversi metri di altezza. Inoltre, lo spostamento lungo una faglia deforma le rocce circostanti in modo permanente e quando la deformazione interessa zone sottomarine possono generarsi i maremoti (o tsunami). Il riconoscimento delle faglie in grado di generare forti terremoti si basa principalmente su analisi geologiche. 

Queste informazioni vengono raccolte nelle banche dati (a scala italiana o europea) delle faglie sismogenetiche (come lo European Database of Seismogenic faults del 2013, Il Database of individual Seismogenic Sources progressivamente aggiornato dal 2000 a oggi, lo European Fault-Source Model del 2020), accessibili attraverso un unico punto di accesso, il portale SEISMOFAULTS.EU.

Ricostruzione tridimensionale della complessa struttura geologica (faglie) dell’Appennino centrale (progetto RETRACE-3D) in cui sono state riconosciute le geometrie delle sorgenti sismogeniche dei terremoti del 2016-2017.

 

Ricostruzione tridimensionale della placca africana che si immerge al disotto della placca europea nella zona di subduzione dell’Arco Calabro.

La sismologia moderna,  intesa come osservazione e misura strumentale delle onde sismiche, è una scienza relativamente giovane che ha tratto beneficio negli ultimi decenni dalla diffusione a livello globale di sistemi di osservazione e di trasferimento dati tecnologicamente avanzati. 

L’accesso aperto e standardizzato alle registrazioni sismiche (forme d’onda) e ai dati ad esse correlati (metadati) pochi minuti dopo il verificarsi di un evento sismico è garantito in Europa da diverse infrastrutture di ricerca nell’ambito delle scienze della terra solida che contribuiscono all’ European Integrated Data Archive (EIDA). Le forme d’onda disponibili in EIDA sono corrette e analizzate in tempo quasi reale dal sistema Rapid Raw Strong Motion (RRSM) per rimuovere distorsioni del segnale o bande di frequenza affette da rumore e per fornire parametri rappresentativi del moto sismico di interesse ingegneristico. Forme d’onda accelerometriche riviste da operatori esperti, provenienti da EIDA e da archivi nazionali off-line, sono disponibili per l’area mediterranea tramite l’Engineering Strong-Motion Database (ESM) e per il territorio italiano ITACA insieme a metadati e parametri di scuotimento del suolo e ad una serie di tool per l’analisi e la selezione del dato accelerometrico.

Le informazioni che si possono dedurre dall’analisi delle registrazioni dei terremoti non sono tuttavia sufficienti a ricostruire gli effetti  che hanno interessato determinate località o aree  in epoca pre-strumentale. La Sismologia Storica ha pertanto il compito di ricostruire l’impatto dei terremoti del passato attraverso l’analisi delle informazioni sui danni alle costruzioni,  sugli effetti sull’ambiente o sulle persone descritti in documenti di varia natura.

I risultati delle ricerche di questo tipo sono oggi disponibili in numerosi archivi storico macrosismici a livello italiano, europeo e globale, rispettivamente ASMI, AHEAD, CFTI5Med, e GHEA, e sono alla base dei cataloghi parametrici dei terremoti per l’Italia, CPTI, e per l’Europa, EPICA.

L’Italia, in particolare, è uno dei paesi a più elevata pericolosità sismica in Europa che ha subito numerose vittime e danni ingenti non solo a causa di forti terremoti del passato.

In tempi recenti, infatti, il territorio italiano ha subito le pesanti conseguenze di alcune crisi sismiche come quelle verificatesi nel 2012 in Pianura Padana e nel 2016-2017 in Italia centrale.

In Italia

La comunità italiana del TCS Seismology è supportata dal coinvolgimento di più Enti di Ricerca e Università Italiane che aderiscono alla JRU EPOS Italia:

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, INGV; Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, OGS; Università di Genova, UniGE; Università di Trieste, UniTS e EUCENTRE.
ciuti in EPOS nella condivisione di dati e servizi prodotti dalle infrastrutture dati nazionali.

    Gli Enti che hanno come obiettivo prioritario (Obiettivo Strategico 1) sono:

    • L’INGV, in particolare, contribuisce all’integrazione di dati, servizi e prodotti d’interesse per EPOS RI (Obiettivo Strategico 1) mediante la gestione e il mantenimento di quattro nodi nazionali (service providers) validati durante l’EPOS IP e dichiarati nel TCS Seismology:
    AHEAD - European Archive of Historical EArthquake Data

         AHEAD  è  parte  integrante di  EPOS  TCS  Seismology e  fa  parte  del  pillar  Seismological Products coordinato da EMSC-CSEM. AHEAD è il nodo europeo che fornisce i dati storico-macrosismici  e  permette  l’accesso  ai  dati  forniti  dalle  12  organizzazioni  nazionali  con  cui  AHEAD  ha  un  accordo  di  collaborazione.  AHEAD  garantisce  i  servizi  web  per  l’integrazione  dei  dati  storico-macrosismici  nell’ambito  degli  ICS  adottandone le linee guida.

    Seismofaults.EU

        L’European Databases of Seismogenic Faults costituisce una delle principali service provision del pillar per gli Earthquake Hazard and Risk Services (coordinato dal consorzio EFEHR) nell'ambito del Thematic Core Service (TCS) for Seismology. Attualmente  la  piattaforma  Seismofaults.EU gestisce  la  distribuzione  dell’  European  Database  of  Seismogenic  Faults  (EDSF  2013,  realizzato  nell'ambito  del  progetto  EU  SHARE  e  già validato come riportato nella master table dei DDSS di EPOS) e del Database of Individual Seismogenic Sources (DISS, tutte le versioni dal 2001 in poi, sviluppato con il supporto di diversi progetti dell'INGV)

    EIDA Italia - European Integrated Data Archives

    EIDA logo     EIDA nasce come iniziativa di Orfeus ed è una federazione distribuita di data center istituita per archiviare dati e metadati di forme d'onda sismiche raccolte da infrastrutture di ricerca europee e per fornire un accesso aperto a dati di interesse per la comunità scientifica che opera nel campo delle geoscienze. EIDA rappresenta un importante elemento costitutivo del pillar Waveform Data dell’ EPOS  TCS  Seismology. Il nodo EIDA Italia è il centro dati gestito da INGV che archivia e distribuisce i dati raccolti dalle reti sismiche INGV e da altri gestori di reti sismiche, italiani ed esteri.

    ESM - Engineering Strong Motion Database

    L’Engineering Strong Motion database è un service provider del pillar Waveforms Data del TCS Seismology, coordinato da ORFEUS. ESM è il database dei dati accelerometrici di interesse ingegneristico (M>4.0) disponibili per l’area  Pan-Europea che fornisce un elevato standard di qualità del dato mediante revisione da parte di operatori esperti di forme d’onda accelerometriche e relativi metadati provenienti da EIDA e da archivi nazionali offline. ESM fornisce, inoltre, una serie di tool e servizi per l’analisi e la selezione del dato accelerometrico

    • EUCENTRE

    Supporto allo sviluppo di servizi per Rischio Sismico (EFEHR Risk Platform)

    The earthquake hazard map of Europe, http://www.efehr.org/earthquake-hazard/hazard-map/

     

     

    OGS, UniTS, UniGE e INGV cooperano nell’ambito della JRU EPOS Italia contribuendo all'Infrastruttura di ricerca EPOS mediante la condivisione di dati e sviluppo di servizi dichiarati nel TCS Seismology (Obiettivo Strategico 2).

    Attualmente sono in corso le seguenti attività:

    • Sistema  per  lo  scambio, la gestione e la condivisione istituzionale dei metadati
    • Coordinamento   del   processo   di   aggregazione   della   comunità   sismologica italiana operante negli ambiti della pericolosità sismica
    • Sviluppo ed implementazione di un servizio a scala nazionale per la stima di M0 ed Er.

    Maggiori informazioni sulle attività nel Piano Esecutivo 2022 e Piano Esecutivo 2023.

    Dati e Servizi

    L’elaborazione dei dati sismologici contribuisce ad ampliare le conoscenze sulla struttura interna del pianeta Terra, sulla generazione e propagazione delle onde sismiche e alla definizione di scenari di pericolosità a scala regionale e locale.

    Un esempio di utilizzo di dati sismologici di varia natura relativi al contesto sismotettonico, alla sismicità storica e strumentale per la definizione di tassi di sismicità e relazioni di attenuazione del moto del suolo è dato dalla Mappa di Pericolosità Sismica di riferimento per il territorio nazionale MPS04 e per l’Europa ESHM20.


    Obiettivi e Impatto

    L’Italia, in particolare, è uno dei paesi a più elevata pericolosità sismica in Europa che ha subito numerose vittime e danni ingenti non solo a causa di forti terremoti del passato.

    Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale
    Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale http://zonesismiche.mi.ingv.it/

    I Dati e servizi sismologici integrati in EPOS, oltre che essere indirizzati alla comunità scientifica che opera nel settore delle Scienze della Terra Solida, trovano applicazione in svariati ambiti come ad esempio analisi dinamica di strutture in campo ingegneristico e geotecnico e le stime di pericolosità e rischio sismico.

    Il TCS sismologia attualmente ha l'obiettivo di:

    • favorire la cooperazione tra enti di ricerca che operano nell’ambito delle Scienze della Terra Solida
    • fornire accesso aperto a dati e servizi secondo standard riconosciuti dalla comunità sismologica
    • costituire una comunità scientifica in grado di offrire alla società prodotti e strumenti utili per la protezione sismica del territorio

     

    Maggiori informazioni nella pagina TCS Seismology in EPOS IR website (in English).

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    Testo a cura di: Maria D'Amico, Roberto Basili, Andrea Rovida, INGV, Italia