Un nuovo studio condotto da ricercatori e colleghi della Northwestern University spiega un problema sconcertante con le mappe dei futuri scuotimenti sismici utilizzate per progettare edifici antisismici. La ricerca è stata pubblicata il 1 maggio sulla rivista Science Advances in un articolo intitolato "Perché le mappe del rischio sismico in tutto il mondo sembrano sovrastimare le osservazioni sull'intensità storica?"

Sebbene i sismologi realizzino queste mappe da circa 50 anni, sanno molto poco sulla precisione con cui prevedono effettivamente le scosse, perché i terremoti di grandi dimensioni sono rari in qualsiasi area.

Per saperne di più, il gruppo di ricerca della Northwestern ha compilato i dati sulle scosse dei terremoti passati. Questi includono CHIMP (California Historical Intensity Mapping Project) che combina i dati dei sismometri con dati storici (chiamati intensità sismica) che misurano le scosse del terreno causate dai terremoti dal modo in cui hanno influenzato le strutture e gli oggetti artificiali all'interno dell'area del terremoto. Le informazioni sull'intensità possono essere raccolte da fotografie di danni, resoconti di prima mano o di giornali e storia orale.

"Abbiamo trovato un problema sconcertante", ha detto la geofisica Leah Salditch, autrice principale dello studio e recente Ph.D. della Northwestern. laureato. "Le mappe di pericolo per la California, così come per Giappone, Italia, Nepal e Francia sembravano tutte sovrastimare le intensità delle scosse sismiche storicamente osservate. Le mappe di pericolo sono state realizzate da gruppi in diversi paesi, ma tutte prevedevano scosse più elevate di quelle osservate."

Analizzando le possibili cause, il team di ricerca ha scoperto che il problema riguardava le equazioni di conversione utilizzate per confrontare le mappe di rischio che prevedono futuri terremoti con i dati effettivi sulle scosse, piuttosto che problemi sistemici con la modellazione del rischio stessa.

Salditch, che faceva parte del gruppo di ricerca del coautore Seth Stein, William Deering, professore emerito di scienze della Terra e planetarie alla Northwestern, è ora consulente per i rischi geoscientifici presso Guy Carpenter &Company. Altri autori della Northwestern sono Molly Gallahue e James Neely, anch'essi recentemente dottorandi. laureati del gruppo di Stein.

I sismologi dicono spesso che “non sono i terremoti a uccidere le persone, sono gli edifici a ucciderle”:la maggior parte dei decessi dovuti a un terremoto sono causati dal crollo degli edifici. Di conseguenza, il modo migliore per ridurre le morti nei futuri terremoti è costruire edifici in grado di resistere ad essi. Tuttavia, poiché le costruzioni antisismiche sono costose, le comunità devono bilanciare i costi con le altre esigenze sociali. Ad esempio, possono decidere di mettere più acciaio negli edifici scolastici o assumere più insegnanti.

Per fare queste scelte difficili e progettare in modo appropriato, i politici e gli ingegneri utilizzano mappe del rischio sismico che prevedono quante scosse aspettarsi con una certa probabilità nel corso degli anni in cui gli edifici e le altre strutture saranno in uso. Queste mappe si basano su ipotesi su dove e con quale frequenza potrebbero verificarsi terremoti nell'area, quanto saranno grandi e quanta scossa causeranno.

Analizzando il mistero del perché le mappe di pericolo di cinque paesi diversi prevedessero scuotimenti più elevati di quelli osservati, il team di ricerca ha pensato che dovesse esserci un problema con le mappe, con i dati o con entrambi.

"Abbiamo esaminato una serie di possibili problemi con le mappe, inclusa la misura in cui lo scuotimento del terreno dipende dalla geologia locale, ma nessuno di questi era abbastanza grande da spiegare il problema", ha affermato Gallahue.

Se il problema non era nelle mappe, era nei dati storici?

"Probabilmente no", ha detto la coautrice Susan Hough dell'U.S. Geological Survey. "I dati sugli scuotimenti nei diversi paesi sono stati compilati utilizzando tecniche diverse, ma erano tutti inferiori a quanto previsto dalle mappe. Semmai, ci si aspetta che le intensità storiche siano gonfiate perché le fonti storiche tendono a enfatizzare gli effetti più drammatici degli scuotimenti."

Se non ci sono stati problemi con le mappe dei pericoli e i dati sulle scosse, perché non sono stati d'accordo?

"C'è un problema sottile", ha detto il coautore Norman Abrahamson dell'Università della California, Berkeley. "Le mappe di pericolo sono espresse in unità fisiche, mentre le intensità sono misurate su una scala diversa, quindi una deve essere convertita nell'altra. Si scopre che le equazioni di conversione non funzionano così bene per scosse molto forti, quindi la conversione dei valori della mappa sovrastima i dati sull'intensità.

"Il problema non sono le mappe ma la conversione," ha detto. "La modifica della conversione risolve la maggior parte del disadattamento tra mappe e dati. Inoltre, una migliore descrizione del scuotimento del terreno dovrebbe rendere le cose ancora più forti."

"Questo è un risultato importante e soddisfacente", ha detto il coautore Neely, ora all'Università di Chicago. "Mappe e dati che sembravano non concordare erano entrambi giusti. Il problema era confrontare i due."

"Abbiamo iniziato questo progetto 10 anni fa e pensavamo che potessero esserci seri problemi con le mappe dei pericoli", ha detto Stein. "Ora sembra che non ci siano problemi fondamentali con loro.

"Le mappe di alcune aree potrebbero non essere così valide per vari motivi", ha affermato.

"Ad esempio, in alcuni luoghi non sappiamo abbastanza sulla storia dei terremoti o sulle scosse prodotte dai grandi terremoti a causa del periodo di tempo relativamente breve a disposizione. In altri, la velocità e la dimensione dei terremoti potrebbero cambiare o essere semplicemente poco conosciute. Pertanto, in alcuni luoghi, le mappe potrebbero prevedere in modo eccessivo le scosse future, mentre in altri potrebbero sottostimare.

"La natura a volte ci sorprende. Tuttavia, poiché il metodo di mappatura dei pericoli di base sembra valido, possiamo aspettarci che queste mappe siano abbastanza buone e migliorino man mano che impariamo di più."

Ulteriori informazioni: Leah Salditch, Perché le mappe della pericolosità sismica in tutto il mondo sembrano sovrastimare le osservazioni sull'intensità storica?, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj9291. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj9291

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