Perché un terremoto in Virginia è stato avvertito a più del doppio della distanza di un terremoto di dimensioni simili in California? La risposta è quella che molte persone potrebbero non realizzare. I terremoti a est delle Montagne Rocciose possono causare notevoli scosse del terreno a distanze molto maggiori rispetto ai terremoti di dimensioni comparabili in Occidente.

Un terremoto di magnitudo 5.8 nel 2011 a Mineral, Virginia, è stata avvertita fino a 600 miglia dall'epicentro. Decine di milioni di persone negli Stati Uniti orientali e nel Canada sudorientale hanno subito questo terremoto.

Per confronto, un terremoto di magnitudo 6.0 nel 2014 a Napa, California, è stata avvertita solo fino a 250 miglia dall'epicentro. Nonostante il terremoto di Napa abbia rilasciato circa il doppio di energia rispetto al terremoto della Virginia e abbia causato molti più danni vicino all'epicentro, non si sentiva così lontano.

Come altro esempio, il terremoto di magnitudo 4.1 verificatosi nel dicembre 2017 nei pressi di Dover, Delaware, è stata avvertita a circa 200 miglia dall'epicentro. La regione che ha avvertito questo terremoto ha all'incirca le stesse dimensioni di quella dell'evento molto più grande della California, che ha rilasciato circa 700 volte più energia.

Gli scienziati stanno studiando una varietà di fattori che influenzano le differenze regionali nell'intensità e negli effetti dei terremoti. Alcuni dei fattori hanno a che fare con la natura delle placche tettoniche sottostanti e la loro storia geologica. Altri sono legati alle dimensioni e all'età degli edifici.

Le onde sismiche possono viaggiare più lontano in Oriente

Il Nord America orientale ha rocce più antiche, alcuni dei quali si sono formati centinaia di milioni di anni prima di quelli occidentali. Queste formazioni più antiche sono state esposte a pressioni e temperature estreme, rendendoli più duri e spesso più densi. I difetti in queste rocce più antiche hanno anche avuto più tempo per guarire, che consente alle onde sismiche di attraversarle in modo più efficace quando si verifica un terremoto.

In contrasto, le rocce in Occidente sono più giovani e interrotte da faglie che spesso sono più giovani e hanno avuto meno tempo per guarire. Quindi, quando si verifica un terremoto, una parte maggiore dell'energia delle onde sismiche viene assorbita dalle faglie e l'energia non si diffonde in modo altrettanto efficiente.

Infrastrutture più vulnerabili in Oriente

Molte delle strutture più antiche in Oriente, come edifici e ponti costruiti prima degli anni '70, non sono stati progettati per resistere ai terremoti e quindi potrebbero non andare bene. I recenti terremoti che hanno colpito vicino a Christchurch, La Nuova Zelanda ha mostrato i danni che i terremoti poco frequenti possono arrecare a una regione con strutture più vecchie. Detto questo, gli edifici moderni vengono costruiti secondo i più recenti standard di progettazione, e ci sono stati progressi nell'ammodernamento di molti edifici più vecchi in Oriente. Nell'ovest, le strutture più vecchie sono spesso adattate, e le nuove strutture sono progettate per resistere a forti scuotimenti.

Per di più, strutture più piccole come le case potrebbero subire scosse più forti e più dannose in Oriente. I terremoti in Oriente tendono a causare scosse a frequenza più elevata, movimento avanti e indietro più veloce, rispetto a eventi simili in Occidente. Le strutture più corte sono più suscettibili ai danni durante l'agitazione rapida, mentre le strutture più alte sono più suscettibili durante l'agitazione lenta.

Sorprendente livello di agitazione a Washington, DC

Un esempio del rischio sismico negli Stati Uniti orientali è fornito dal sorprendente livello di scuotimento del suolo ad alta intensità verificatosi a Washington, DC, durante il terremoto della Virginia del 2011. Questa scossa ha causato danni ben pubblicizzati ad alcuni edifici storici, anche se il terremoto è stato di entità moderata e il suo epicentro era a 80 miglia dalla città.

Per saperne di più, Gli scienziati dell'USGS hanno dispiegato 27 sismometri temporanei in tutta DC per studiare le variazioni nella forza dello scuotimento del suolo sismico. Gli strumenti hanno registrato i movimenti del suolo di 30 terremoti in tutto il mondo durante i 10 mesi in cui erano in atto.

Gli scienziati hanno confermato che lo scuotimento è amplificato nelle parti di DC sottoposte a un sottile strato di sedimenti rispetto alle aree costruite su più solidi, roccia più dura. Questo perché l'energia nelle onde sismiche può muovere l'accendino, sedimenti più deboli più facilmente del substrato roccioso più duro, e quell'energia viene "intrappolata" e riecheggia più volte all'interno dei sedimenti.

Sebbene questo effetto di amplificazione sia stato ben documentato in alcune città occidentali, compresa Seattle, Los Angeles e San Francisco, questo è il primo studio che misura direttamente l'effetto nella capitale della nazione. In precedenza si sospettava che si verificasse a Washington, DC, ed era stato trovato in altre città come Boston.

Altre grandi città degli Stati Uniti centrali e orientali con una geologia simile che potrebbe portare a scuotimenti amplificati del terreno includono Trenton, New Jersey; Wilmington, Delaware; Baltimora, Maryland; Richmond, Virginia; e Colombia, Carolina del Sud. Depositi simili sono anche alla base delle città della valle del Mississippi e della costa del Golfo, in particolare Menfi, Tennessee, vicino alla nuova zona sismica di Madrid.

I nuovi risultati sull'amplificazione e la trasmissione di energia più efficiente nell'est fanno parte di una maggiore comprensione e consapevolezza dei rischi sismici nelle città degli Stati Uniti centrali e orientali. Queste informazioni sono particolarmente utili per ingegneri e architetti durante la progettazione di edifici e il retrofit di strutture esistenti.

Sfide nella valutazione dei rischi sismici in Oriente

La geologia degli Stati Uniti orientali e la storia relativamente scarsa dei terremoti da studiare rendono difficile per gli scienziati valutare la frequenza con cui si verificheranno i terremoti e la loro estensione. I terremoti orientali sono più un mistero perché non si verificano in corrispondenza di un confine di placca dove hanno origine la maggior parte degli altri terremoti. Gli scienziati non comprendono appieno lo stato di stress all'interno delle placche tettoniche, e stanno studiando come gli stress si accumulano ed evolvono e come vengono innescati i terremoti.

Gli scienziati inoltre non sanno con precisione dove si trovano la maggior parte delle faglie attive nell'est. La maggior parte delle faglie non ha avuto grandi terremoti o movimenti negli ultimi milioni di anni, e le faglie attive possono avere terremoti solo ogni poche migliaia o decine di migliaia di anni. Per di più, qualsiasi prova di terremoti passati sulla superficie terrestre negli Stati Uniti orientali è spesso oscurata dalla vegetazione o è più attenuata a causa dell'erosione.

Al contrario, l'ovest ha faglie più attive e molte aree con vegetazione rada, il che significa che i terremoti possono lasciare segni chiari che informano la ricerca sulla storia dei terremoti, dimensioni ed effetti.

Ricerca in corso

La National Science Foundation e l'USGS hanno recentemente aggiunto nuove stazioni sismiche negli Stati Uniti centrali e orientali, creando una rete più solida che aumenti il ​​monitoraggio da parte dei partner universitari. Gli scienziati dell'USGS stanno anche lavorando con collaboratori universitari su diversi progetti di ricerca. Per esempio, stanno cercando parti della Virginia e della Carolina alla ricerca di prove di forti scosse di terremoto in passato, monitorare i terremoti e studiare le faglie vicino al terremoto del 2011 in Virginia e al terremoto del 1886 a Charleston, Carolina del Sud, e condurre studi dettagliati della regione sismicamente attiva della Virginia centrale.

Gli scienziati non possono prevedere i terremoti

Per quanto riguarda la previsione dei terremoti, non è mai stato sviluppato alcun metodo affidabile di previsione dei terremoti a breve termine. Né gli scienziati si aspettano di sviluppare un metodo nel prossimo futuro. Però, utilizzando dati scientifici, come le posizioni delle faglie e i modelli di terremoti nel corso di molti anni, è possibile calcolare le probabilità per terremoti futuri, e che le informazioni vengono utilizzate nello sviluppo di codici edilizi. Per di più, l'USGS e i suoi partner stanno lavorando per sviluppare un prototipo di Earthquake Early Warning System per la costa occidentale degli Stati Uniti chiamato ShakeAlert. Il sistema non prevede terremoti, ma una volta che accade un terremoto, potrebbe fornire da pochi secondi a decine di secondi di avvertimento prima che le onde sismiche arrivino e provochino forti scosse.

Altri terremoti in Occidente

Gli Stati Uniti occidentali si trovano lungo i confini delle principali placche tettoniche che costituiscono la crosta terrestre:la placca nordamericana e le placche oceaniche a ovest. Queste piastre si muovono l'una contro l'altra, rompendo la crosta lungo molte faglie come la faglia di Sant'Andrea. Le faglie nell'est sono meno attive e si trovano interamente all'interno della placca nordamericana.

Uno dei messaggi da asporto più importanti è che tutti dovrebbero sapere come proteggersi durante un terremoto. Dai un'occhiata alla campagna Ready di FEMA per suggerimenti sulla preparazione ai terremoti.