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    Anticipare le scosse di assestamento:gli scienziati migliorano le previsioni sismiche per la California

    Probabilità che alcune località della grande California partecipino a una o più rotture sismiche di magnitudo 6.7 o superiore durante un intervallo di 30 anni. a) Indipendente dal tempo; b) dipendente dal tempo; c) Sequenza di scosse di assestamento di tipo epidemico. Credito:Edward H. Field, Thomas H. Jordan, Morgan T. Pagina, Kevin R. Milner, Bruce E. Shaw, Timothy E. Dawson, Glenn P. Biasi, Tom Parson, Jeanne L. Hardebeck, Andrea J. Michael, Ray J. Weldon, Peter M. Powers, Kaj M. Johnson, Yuehua Zeng, Karen R. Felzer, Nicholas van der Elst, Christopher Madden, Ramon fabbro, Massimiliano J. Werner, Wayne R. Thatcher

    La California meridionale ha il più alto rischio sismico di qualsiasi regione degli Stati Uniti, ma esattamente quanto rischioso e dove si trovano i rischi maggiori rimane una questione aperta.

    I terremoti si verificano raramente e dipendono da complessi fattori geologici in profondità nel sottosuolo, rendendoli difficili da prevedere in anticipo. Per tale motivo, prevedere i terremoti significa affidarsi a massicci modelli informatici e simulazioni sfaccettate, che ricreano la fisica delle rocce e la geologia regionale e richiedono grandi supercomputer per essere eseguiti.

    A giugno 2017, un team di ricercatori dell'U.S. Geological Survey e del Southern California Earthquake Center (SCEC) ha pubblicato un importante documento in Lettere di ricerca sismologica che ha riassunto i risultati scientifici e di rischio di uno dei progetti di simulazione di terremoti più grandi e conosciuti al mondo:The Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3).

    I risultati si basavano su calcoli eseguiti sul supercomputer Stampede originale presso il Texas Advanced Computing Center, risorse presso l'University of Southern California Center for High-Performance Computing, così come il supercomputer Stampede2 appena distribuito, a cui il gruppo di ricerca ha avuto accesso anticipato. (Stampede 1 e Stampede2 sono supportati da sovvenzioni della National Science Foundation.)

    "Calcolo ad alte prestazioni sul sistema Stampede di TACC, e durante il primo periodo di utilizzo di Stampede2, ci ha permesso di creare ciò che è, con tutte le misure, la previsione sismica più avanzata al mondo, " ha detto Thomas H. Jordan, direttore del Southern California Earthquake Center e uno degli autori principali del documento.

    La nuova previsione è il primo modello basato sui guasti a fornire probabilità di rottura autoconsistenti dal brevissimo termine, in un periodo di meno di un'ora, al lunghissimo termine, fino a più di un secolo. È anche il primo modello in grado di valutare i pericoli a breve termine derivanti da sequenze multi-evento di faglie complesse.

    Per derivare il modello, i ricercatori hanno eseguito 250, 000 scenari di rottura dello stato della California, molto di più rispetto al modello precedente, che simulava 8, 000 rotture.

    Tra le sue nuove scoperte, le simulazioni dei ricercatori hanno mostrato che nella settimana successiva a un terremoto di magnitudo 7.0, la probabilità di un altro terremoto di magnitudo 7.0 sarebbe fino a 300 volte maggiore rispetto alla settimana precedente. Questo scenario di rotture "a cascata" è stato dimostrato nella magnitudo 7.9 Denali del 2002, Alaska, e il 2016 magnitudo 7,8 Kaikoura, terremoti in Nuova Zelanda, secondo David Jacobson e Ross Stein di Temblor.

    Il drammatico aumento della probabilità di potenti scosse di assestamento è dovuto all'inclusione di una nuova classe di modelli che valutano i cambiamenti a breve termine nella pericolosità sismica in base a ciò che è noto sull'aggregazione dei terremoti e sulle eccitazioni delle scosse di assestamento. Questi fattori non sono mai stati utilizzati in modo completo, modello in tutto lo stato come questo.

    Il modello attuale tiene conto anche della probabilità che le rotture saltino da una faglia a una vicina, che è stato osservato nel sistema di faglie altamente interconnesso della California.

    Stampede e Stampede2 aiutano i ricercatori dell'USGS e del Southern California Earthquake Center a sviluppare previsioni sismiche migliori per la California. Credito:Sean Cunningham, TACC

    Sulla base di questi e di altri nuovi fattori, il nuovo modello aumenta la probabilità di potenti scosse di assestamento ma riduce la frequenza prevista dei terremoti tra magnitudo 6.5 e 7.0, che non corrispondeva ai record storici.

    È importante sottolineare che UCERF3 può essere aggiornato con la sismicità osservata, dati in tempo reale basati sui terremoti in azione, per catturare gli effetti scatenanti statici o dinamici che si verificano durante una particolare sequenza di eventi. Il quadro è adattabile a molti altri sistemi di faglie continentali, e la componente a breve termine potrebbe essere applicabile alla previsione di terremoti e scosse minori causati dall'attività umana.

    L'impatto di un modello così migliorato va oltre il fondamentale miglioramento scientifico che rappresenta. Ha il potenziale per avere un impatto sui regolamenti edilizi, tariffe assicurative, e la risposta dello stato a un potente terremoto.

    Ha detto Giordano, "La US Geological Survey ha incluso UCERF3 come componente della California del National Seismic Hazard Model, e il modello è in fase di valutazione per l'uso nella previsione operativa dei terremoti su scale temporali da ore a decenni".

    STIMA DEL COSTO DI RICOSTRUZIONE

    Oltre a prevedere la probabilità di un terremoto, modelli come UCERF3 aiutano a prevedere i costi associati ai terremoti nella regione. Negli ultimi mesi, i ricercatori hanno utilizzato UCERF3 e Stampede2 per creare un prototipo di modello di perdita operativa, che hanno descritto in un articolo pubblicato online su Earthquake Spectra ad agosto.

    Il modello stima le perdite finanziarie a livello statale per la regione (i costi per riparare gli edifici e altri danni) causate da un terremoto e dalle sue scosse di assestamento. La metrica del rischio si basa su una funzione di vulnerabilità e sul costo di sostituzione totale dei tipi di asset in un dato tratto di censimento.

    Il modello ha rilevato che la perdita prevista all'anno, calcolata in media su molti anni, sarebbe di 4,0 miliardi di dollari in tutto lo stato. Ma ancora più importante, il modello è stato in grado di quantificare come le perdite attese cambiano nel tempo a causa della recente attività sismica. Per esempio, le perdite previste in un anno dopo un picco di shock principale di magnitudo 7.1 a $ 24 miliardi a causa di scosse di assestamento potenzialmente dannose, un fattore di sei maggiore rispetto ai tempi "normali".

    Essere in grado di quantificare tali fluttuazioni consentirà alle istituzioni finanziarie, come le assicurazioni contro i terremoti, adeguare di conseguenza le proprie decisioni aziendali.

    "Si tratta di fornire strumenti che aiuteranno a rendere la società più resiliente alle dannose sequenze di terremoti, "dice Ned Field dell'USGS, un altro autore principale dei due studi.

    Sebbene ci sia una grande incertezza sia nella sismicità che nelle stime delle perdite, il modello è un passo importante per quantificare il rischio sismico e la potenziale devastazione nella regione, aiutando così i decisori a determinare se e come rispondere.


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