Nelle ultime settimane, La California ha sperimentato piogge insolitamente abbondanti. Anche la California è soggetta a terremoti, che ospita la grande faglia di San Andreas.

Se ci sarà un'insolita ondata di terremoti nel prossimo futuro, permettendo alla pioggia di penetrare in profondità nelle faglie, la California potrebbe diventare un laboratorio interessante per studiare possibili connessioni tra tempo atmosferico e terremoti. È probabile che l'effetto sia sottile e richiederà una modellazione computerizzata sofisticata e un'analisi statistica.

I terremoti sono innescati da un piccolo incremento aggiuntivo di stress aggiunto a una faglia già caricata quasi al punto di rottura. Molti processi naturali possono fornire questo piccolo incremento di stress, compreso il movimento della tettonica a zolle, una calotta glaciale che si scioglie, e anche le attività umane.

Per esempio, è particolarmente probabile che l'iniezione di acqua nei pozzi, sia per lo smaltimento dei rifiuti che per espellere l'olio residuo dai giacimenti esauriti, provochi terremoti.

Questo perché la pressione dell'acqua nella zona di faglia è importante per controllare quando una faglia geologica scivola. Le zone di faglia contengono invariabilmente acque sotterranee, e se la pressione di quest'acqua aumenta, il guasto può diventare "sbloccato". Le due parti sono quindi libere di scivolare l'una sull'altra, provocando un terremoto.

Non è necessario che i cambiamenti idrologici siano improvvisi o grandi per modificare la pressione dell'acqua in una zona di faglia. Poiché le falde acquifere sono esaurite per l'irrigazione, la falda freatica scende lentamente, che possono anche innescare terremoti. Non sorprende quindi che eventi di precipitazioni estreme possano anche incoraggiare i terremoti. Un certo numero di casi di questo sono stati segnalati dagli scienziati. Per esempio, sciami di terremoti nel 2002 hanno seguito intense precipitazioni intorno al monte Hochstaufen in Germania e nelle regioni Muotatal e Riemenstalden in Svizzera.

È probabile che qualsiasi studio sulla relazione tra tempo atmosferico e terremoti richieda tempo, e i risultati saranno controversi. Intanto, ora è un buon momento per verificare che la tua stufa a gas sia antisismica e che l'acqua potabile di emergenza sia fresca. Dopotutto, un "grande" potrebbe arrivare in qualsiasi momento.

Innescare terremoti

La gente sapeva che avremmo potuto provocare terremoti prima di sapere cosa fossero. Non appena le persone hanno iniziato a scavare minerali dal terreno, cadute di massi e crolli di gallerie devono essere diventati pericoli riconosciuti.

Oggi, i terremoti causati dall'uomo si verificano su una scala molto più ampia. Gli eventi del secolo scorso hanno dimostrato che l'estrazione mineraria è solo una delle tante attività industriali che possono indurre terremoti abbastanza grandi da causare danni significativi e morte. Riempimento di serbatoi d'acqua dietro le dighe, estrazione di petrolio e gas, e la produzione di energia geotermica sono solo alcune delle moderne attività industriali che hanno dimostrato di indurre i terremoti.

Poiché sempre più tipi di attività industriali sono stati riconosciuti come potenzialmente sismogeni, la olandese Aardolie Maatschappij BV, una compagnia petrolifera e del gas con sede nei Paesi Bassi, ci ha incaricato di condurre una revisione globale completa di tutti i terremoti indotti dall'uomo.

Il nostro lavoro ha raccolto un quadro ricco dalle centinaia di pezzi di puzzle sparsi nella letteratura scientifica nazionale e internazionale di molte nazioni. La vastità dell'attività industriale che abbiamo scoperto essere potenzialmente sismogena è stata una sorpresa per molti scienziati. Man mano che la scala dell'industria cresce, anche il problema dei terremoti indotti è in aumento.

Inoltre, l'abbiamo trovato, perché piccoli terremoti possono innescarne di più grandi, l'attività industriale ha il potenziale, in rare occasioni, per indurre estremamente grande, eventi dannosi.

Come gli esseri umani inducono i terremoti

Come parte della nostra revisione abbiamo raccolto un database di casi che è, per quello che ci risulta, il più completo redatto fino ad oggi. A gennaio, abbiamo rilasciato pubblicamente questo database. Ci auguriamo che informi i cittadini sull'argomento e stimoli la ricerca scientifica su come gestire questa nuovissima sfida all'ingegno umano.

Il nostro sondaggio ha mostrato che le attività legate all'estrazione mineraria rappresentano il maggior numero di casi nel nostro database.

Inizialmente, la tecnologia mineraria era primitiva. Le miniere erano piccole e relativamente poco profonde. Gli eventi di crollo sarebbero stati minori, anche se questo avrebbe potuto essere di poco conforto per chiunque fosse rimasto coinvolto in uno.

Ma le miniere moderne esistono su una scala completamente diversa. I minerali preziosi vengono estratti da miniere che possono essere profonde oltre due miglia o estendersi per diverse miglia al largo sotto gli oceani. La quantità totale di roccia rimossa dall'estrazione mineraria in tutto il mondo ora ammonta a diverse decine di miliardi di tonnellate all'anno. È il doppio di 15 anni fa, ed è destinato a raddoppiare di nuovo nei prossimi 15. Nel frattempo, gran parte del carbone che alimenta l'industria mondiale è già stato esaurito da strati superficiali, e le miniere devono diventare più grandi e più profonde per soddisfare la domanda.

Man mano che le miniere si espandono, i terremoti legati all'estrazione mineraria diventano più grandi e più frequenti. Danni e vittime, pure, scalare. Centinaia di morti si sono verificati nelle miniere di carbone e minerali negli ultimi decenni a causa di terremoti fino a magnitudo 6.1 che sono stati indotti.

Altre attività che potrebbero indurre terremoti includono l'erezione di pesanti sovrastrutture. L'edificio Taipei 101 da 700 megatoni, cresciuto a Taiwan negli anni '90, è stato accusato della crescente frequenza e dimensione dei terremoti vicini.

Dall'inizio del XX secolo, è stato chiaro che il riempimento di grandi serbatoi d'acqua può indurre terremoti potenzialmente pericolosi. Questo è diventato tragicamente a fuoco nel 1967 quando, appena cinque anni dopo il riempimento del bacino idrico di Koyna, lungo 32 miglia, nell'India occidentale, un terremoto di magnitudo 6.3 ha colpito, uccidendo almeno 180 persone e danneggiando la diga.

Nei decenni successivi, l'attività sismica ciclica in corso ha accompagnato gli aumenti e le cadute nel ciclo annuale del livello del giacimento. Un terremoto di magnitudo superiore a 5 si verifica in media ogni quattro anni. Il nostro rapporto ha rilevato che, ad oggi, Secondo quanto riferito, circa 170 serbatoi in tutto il mondo hanno indotto un'attività sismica.

La produzione di petrolio e gas è stata implicata in diversi terremoti distruttivi di magnitudo 6 in California. Questa industria sta diventando sempre più sismogena man mano che i giacimenti di petrolio e gas si esauriscono. In tali campi, oltre alla rimozione di massa dalla produzione, vengono inoltre iniettati fluidi per stanare gli ultimi idrocarburi e per smaltire le grandi quantità di acqua salata che accompagnano la produzione nei campi in scadenza.

Una tecnologia relativamente nuova nel settore del petrolio e del gas è la fratturazione idraulica del gas di scisto, o fracking, che per sua stessa natura genera piccoli terremoti come le fratture della roccia. Occasionalmente, questo può portare a un terremoto di magnitudo maggiore se i fluidi iniettati fuoriescono in una faglia già sollecitata da processi geologici.

Il più grande terremoto correlato al fracking che è stato finora segnalato si è verificato in Canada, con una magnitudo di 4.6. Nell'Oklahoma, più processi sono in corso contemporaneamente, compresa la produzione di petrolio e gas, smaltimento delle acque reflue e fracking. Là, terremoti di magnitudo 5,7 hanno scosso grattacieli che sono stati eretti molto prima che tale sismicità fosse prevista. Se in futuro un simile terremoto fosse indotto in Europa, potrebbe essere sentito nelle capitali di diverse nazioni.

La nostra ricerca mostra che la produzione di vapore geotermico e acqua è stata associata a terremoti fino a magnitudo 6.6 nel campo di Cerro Prieto, Messico. L'energia geotermica non è rinnovabile da processi naturali sulla scala temporale di una vita umana, quindi l'acqua deve essere reiniettata nel sottosuolo per garantire un approvvigionamento continuo. Questo processo sembra essere ancora più sismogeno della produzione. Ci sono numerosi esempi di sciami sismici che accompagnano l'iniezione di acqua nei pozzi, come al The Geyser, California.

Altri materiali pompati nel sottosuolo, tra cui anidride carbonica e gas naturale, causano anche attività sismica. Un recente progetto per immagazzinare il 25% del fabbisogno di gas naturale della Spagna in un vecchio, giacimento petrolifero offshore abbandonato ha provocato l'inizio immediato di una vigorosa attività sismica con eventi fino a magnitudo 4.3. La minaccia che ciò rappresentava per la sicurezza pubblica ha reso necessario l'abbandono di questo progetto da 1,8 miliardi di dollari.

Cosa significa questo per il futuro

Oggi, i terremoti indotti da grandi progetti industriali non incontrano più sorpresa e nemmeno smentite. Anzi, quando si verifica un evento, la tendenza potrebbe essere quella di cercare un progetto industriale da incolpare. Nel 2008, un terremoto di magnitudo 8 ha colpito la prefettura di Ngawa, Cina, uccidendo circa 90, 000 persone, devastando oltre 100 città, e case che crollano, strade e ponti. L'attenzione si è rapidamente rivolta alla vicina diga di Zipingpu, il cui serbatoio era stato riempito solo pochi mesi prima, anche se il legame tra il terremoto e il serbatoio deve ancora essere dimostrato.

La quantità minima di carico di stress che gli scienziati ritengono necessaria per indurre i terremoti sta scendendo costantemente. La grande diga delle Tre Gole in Cina, che ora sequestra 10 miglia cubiche d'acqua, è già stato associato a terremoti di magnitudo 4,6 ed è oggetto di un'attenta sorveglianza.

Agli scienziati vengono ora presentate alcune sfide entusiasmanti. I terremoti possono produrre un "effetto farfalla":piccoli cambiamenti possono avere un grande impatto. Così, non solo una pletora di attività umane può caricare di stress la crosta terrestre, ma solo piccole aggiunte possono diventare l'ultima goccia che fa traboccare il vaso, scatenando grandi terremoti che rilasciano lo stress accumulato caricato sulle faglie geologiche da secoli di processi geologici. Se o quando quello stress sarebbe stato rilasciato naturalmente in un terremoto è una domanda impegnativa.

Un terremoto di magnitudo 5 rilascia tanta energia quanta la bomba atomica sganciata su Hiroshima nel 1945. Un terremoto di magnitudo 7 rilascia tanta energia quanta ne ha la più grande arma nucleare mai testata, il test Tsar Bomba condotto dall'Unione Sovietica nel 1961. Il rischio di indurre tali terremoti è estremamente ridotto, ma le conseguenze se dovesse accadere sono estremamente grandi. Ciò pone un problema di salute e sicurezza che può essere unico nel settore per la dimensione massima del disastro che potrebbe, in teoria, verificarsi. Però, terremoti rari e devastanti sono un fatto della vita sul nostro pianeta dinamico, indipendentemente dal fatto che ci sia o meno attività umana.

Il nostro lavoro suggerisce che l'unico modo basato sull'evidenza per limitare la dimensione dei potenziali terremoti potrebbe essere quello di limitare la scala dei progetti stessi. In pratica, questo significherebbe miniere e bacini idrici più piccoli, meno minerali, petrolio e gas estratti dai giacimenti, pozzi meno profondi e volumi più piccoli iniettati. Occorre trovare un equilibrio tra il crescente fabbisogno di energie e risorse e il livello di rischio accettabile in ogni singolo progetto.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.