I terremoti rappresentano un grave pericolo per le persone e le città di tutto il mondo, ma con i giusti sforzi di mitigazione dei rischi, da requisiti edilizi più severi a un'attenta zonizzazione, il potenziale di crolli catastrofici di strade ed edifici e la perdita di vite umane può essere limitato.

Tutte queste misure dipendono dalla scienza che fornisce modelli di rischio sismico di alta qualità. E ancora, i modelli attuali dipendono da un elenco di ipotesi incerte, con previsioni difficili da verificare nel mondo reale a causa dei lunghi intervalli tra i grandi terremoti.

Ora, un team di ricercatori del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, Università della California del Sud, L'Università della California a Riverside e l'U.S. Geological Survey hanno escogitato un modello basato sulla fisica che segna un punto di svolta nella previsione dei terremoti. I loro risultati appaiono nel nuovo numero di Progressi scientifici .

"Che si verifichi un grande terremoto la prossima settimana o tra 10 anni, gli ingegneri devono costruire a lungo termine, " dice l'autore principale dello studio, Bruce Shaw, un geofisico a Lamont-Doherty. "Ora abbiamo un modello fisico che ci dice quali sono i rischi a lungo termine".

Simulando quasi 500, 000 anni di terremoti in California su un supercomputer, i ricercatori sono stati in grado di abbinare le stime di rischio del principale modello statistico dello stato basato su cento anni di dati strumentali. I risultati reciprocamente convalidati aggiungono supporto alle attuali proiezioni di rischio della California, che aiutano a stabilire le tariffe assicurative e gli standard di progettazione degli edifici in tutto lo stato. I risultati suggeriscono anche un ruolo crescente per i modelli basati sulla fisica nella previsione del rischio sismico e nella valutazione di modelli concorrenti in California e in altre regioni soggette a terremoti.

Il simulatore di terremoto utilizzato nello studio, RSQSim, semplifica il modello statistico della California eliminando molti dei presupposti che servono a stimare la probabilità che un terremoto di una certa entità colpisca una regione specifica. I ricercatori, infatti, sono rimasto sorpreso quando il simulatore, programmato con fisica relativamente elementare, è stato in grado di riprodurre le stime da un modello che è migliorato costantemente per decenni. "Questo mostra che il nostro simulatore è pronto per la prima serata, "dice Shaw.

I sismologi possono ora utilizzare RSQSim per testare le previsioni regionali specifiche del modello statistico. Stime accurate dei pericoli sono particolarmente importanti per i regolatori governativi nelle città ad alto rischio come Los Angeles e San Francisco, che scrivono e revisionano codici edilizi basati sulla scienza più recente. In uno stato con una grave carenza di alloggi, i regolatori sono sotto pressione per rendere gli edifici abbastanza forti da resistere a forti scosse mantenendo bassi i costi di costruzione. Un secondo strumento per confermare le stime dei rischi conferisce ai numeri una maggiore credibilità.

"Se puoi ottenere risultati simili con tecniche diverse, che rafforza la fiducia che stai facendo qualcosa di giusto, ", afferma il coautore dello studio Tom Jordan, un geofisico alla USC.

Un segno distintivo del simulatore è l'uso della velocità e dell'attrito dipendente dallo stato per approssimare il modo in cui le faglie del mondo reale si rompono e trasferiscono lo stress ad altre faglie, a volte scatenando terremoti ancora più grandi. Sviluppato alla UC Riverside più di dieci anni fa, e ulteriormente affinato nel presente studio, RSQSim è il primo modello basato sulla fisica a replicare la previsione di rottura più recente della California, UCERF3. Quando i risultati di entrambi i modelli sono stati inseriti nel modello statistico di scuotimento della California, hanno creato profili di rischio simili.

Giovanni Vidale, direttore del Southern California Earthquake Center, che ha contribuito a finanziare lo studio, afferma che il nuovo modello ha creato una 500 realistica, Storia di 000 anni di terremoti lungo le faglie della California per i ricercatori da esplorare. Vidale ha previsto che il modello migliorerà con l'aumentare della potenza di calcolo e con l'aggiunta di più fisica al software. "Dettagli come terremoti in luoghi inaspettati, l'evoluzione delle faglie sismiche nel tempo geologico, e il flusso viscoso in profondità sotto le placche tettoniche non è ancora incorporato, " Egli ha detto.

I ricercatori intendono utilizzare il modello per saperne di più sulle scosse di assestamento, e come si dispiegano sulle colpe della California, e studiare altri sistemi di faglie a livello globale. Stanno anche lavorando per incorporare il simulatore in un modello di movimento del suolo basato sulla fisica, chiamato CyberShake, per vedere se può riprodurre le stime di scuotimento dall'attuale modello statistico.

"Mentre miglioriamo la fisica nelle nostre simulazioni e i computer diventano più potenti, capiremo meglio dove e quando è probabile che i terremoti veramente distruttivi colpiscano, ", afferma il coautore dello studio Kevin Milner, un ricercatore all'USC.