La tecnologia per la prevenzione dei terremoti

I terremoti sono vibrazioni o spostamenti della crosta terrestre in seguito a forze di natura tettonica che rilasciano una quantità di energia in una zona interna alla terra denominata ipocentro. La scossa provoca delle oscillazioni che a seconda dell’intensità possono provocare danni verso edifici non costruiti secondo le corrispondenti normative. L’Italia è un paese sismico, è un dato di fatto, la protezione civile e l’INGV hanno stilato una mappa del nostro territorio, dove sono visualizzate le zone maggiormente sensibili. Il terremoto non può essere determinato a priori, ovvero sapere con certezza giorno e ora dell’evento. Esiste però una tecnologia per fornire un valido supporto alla popolazione riguardo l’arrivo dell’evento sismico. A tal riguardo ci sono studi già applicati in molti paesi che forniscono un sistema di allerta terremoti per avvertire la popolazione tramite smartphone e cercare quindi di ridurre i danni e le vittime. 

Introduzione

Il sistema di allarme (alert) fornisce l'annuncio anticipato delle intensità sismiche previste e l’orario di arrivo. Queste stime sono basate su analisi puntuale della magnitudo del terremoto usando dati osservati dai sismografi vicino all'epicentro. Il sistema di allerta ha lo scopo di mitigare i danni legati al terremoto, consentendo contromisure quali il rallentamento dei treni, il controllo ascensori e permettere alle persone di proteggersi rapidamente in vari ambienti come fabbriche, uffici, case (Figura 1).

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Figura 1: Mappa sismica dell’Italia [Fonte: INGV]

Il Giappone, Taiwan e parte degli Stati Uniti utilizzano il sistema di allerta come prevenzione dei terremoti.

Il sistema di allarme (ShakeAlert) è stato sviluppato per aiutare la popolazione durante gli eventi sismici in modo che possano adottare preventivamente le necessarie misure difensive e di evacuazione. Le informazioni vengono inviate automaticamente agli utenti di telefonia mobile che vivono in aree fortemente sismiche. Proprio gli smartphone possono essere inoltre la chiave per la creazione di un sistema di rilevamento di terremoti grazie all'avvento di nuove tecnologie e un mondo sempre più connesso (IoT). I ricercatori dell'Università della California a Berkeley per esempio hanno creato una nuova app, MyShake, che monitora l'attività sismica tramite i sensori del telefono mobile. L'applicazione attinge costantemente dati dall’accelerometro, già presente nella maggior parte degli smartphone, analizzandoli e comunicando con il Berkeley Seismological Laboratory per la stima di essi. Sulla base dei dati, il laboratorio può confermare un terremoto avendo a disposizione un buon numero di dati e quindi di telefoni nelle vicinanze e opportunamente collegati. L’applicazione potrebbe fornire un valido aiuto se combinata con una tecnologia di allerta quale la ShakeAlert.

La tecnologia ShakeAlert

La crescente urbanizzazione e soprattutto la forte dipendenza dalla complessa infrastruttura per le telecomunicazioni e il trasporto, hanno portato verso un attento studio di un sistema di allarme precoce dei terremoti con l’invio di avvisi verso la popolazione. Lo sviluppo di un tale sistema è un passo fondamentale per ridurre la paura della natura sconosciuta e imprevedibile dei terremoti, ma nello stesso tempo migliorare la messa in sicurezza delle persone (Figura 2).

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Figura 2: Funzionamento del sistema ShakeAlert [Fonte USGS]

 L’invio del preallarme è possibile poiché le informazioni possono essere inviate attraverso i sistemi di comunicazione in modo praticamente istantaneo, mentre le onde sismiche viaggiano attraverso la Terra ad una velocità che vanno da 1 a 7 km/s (a seconda del tipo di onda P, S, e mezzo). Ciò significa che l'agitazione può durare secondi o addirittura minuti per viaggiare da dove il terremoto si è verificato nel punto dove c’è una maggiore concentrazione di popolazione.  Quando accade un terremoto, le onde sismiche, tra cui quelle di compressione o longitudinali (P), trasversali (S) e di superficie (di tipo R e L), irradiano verso l'esterno dall'epicentro. La più veloce ma più debole onda P viaggia ai sensori vicini, generando segnali di allarme per effettuare operazioni di protezione prima dell'arrivo delle onde S, più lente ma più forti, e quelle di superficie (Figura 1).

Il sistema di preallarme dei terremoti rileva rapidamente le onde sismiche e calcola il massimo previsto inviando avvisi ai dispositivi Mobile prima dell’arrivo delle onde di superficie.

La possibilità di inviare in maniera adeguata l’avvertimento prima dell’evento sismico richiede alcune importanti soluzioni tecniche:

  • una rete di sensori per avere una maggior quantità di dati da analizzare;
  • una zona di elaborazione dati robusta ed efficiente;
  • algoritmi informatici per stimare rapidamente la posizione, tempo e mappa dell’evento.

Un sistema di allarme di questo tipo (ShakeAlert) può fornire un tempo di avvertimento dell'ordine dei secondi (30-60) prima della forte scossa.  Il tempo dipende dalla velocità del sistema, dalla fitta rete di sensori e dalla distanza dall'epicentro (una popolazione nei pressi dell’epicentro avrà un tempo di avvertimento praticamente quasi nullo). Per massimizzare il tempo di allarme, il sistema deve minimizzare inoltre i ritardi nel trattamento dei dati, la comunicazione, e la consegna di avvisi.

Il Radon

Il Radon è un gas radioattivo prodotto dal decadimento naturale dell'uranio. Sotto la terra può accumularsi nelle cavità e crepe, e si pensa che la forzatura della crosta terrestre prima di un terremoto possa rilasciare il radon. Gli strumenti per la misura si basano sul decadimento, sfruttando la rilevazione delle particelle alfa. Le misure sono effettuate nel suolo ad intervalli regolari o in modo continuo. Molti studi condotti da ricercatori sembrano fornire una buona stima di previsione per quanto concerne il Radon come precursore dei terremoti. Molto importante in questi casi è validare il sistema di acquisizione fornendo una buona casistica di dati in combinazione con altri precursori per fornire una valutazione riguardo alla zona coinvolta, cercando di ottenere una stima deterministica e non probabilistica.

Conclusioni

La previsione dei terremoti è un sogno di tutta l’umanità, un giorno forse riusciremo a fornire una stima di allarme di un paio di ore o minuti. Ottenere una buona stima di allarme è senza dubbio riconducibile a prevedere con esattezza l'evento, ma l'ideale è farlo con largo anticipo. L’importante è mettere in sicurezza tutti gli edifici, applicando severamente le normative antisismiche ed evitando così crolli inopportuni, e investendo molto sulle tecnologie attuali di allerta così come sui precursori che potrebbero contribuire alla messa in sicurezza delle persone: basta poco tempo per avvertire la popolazione e mettersi al sicuro.

 

 

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4 Commenti

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 14 settembre 2016
    • Valter Valter 19 settembre 2016
      • Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 19 settembre 2016
  2. Alessandro Morgia Alessandro Morgia 15 settembre 2016

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