Microzonazione sismica
Gli studi di microzonazione sismica permettono di caratterizzare a scala locale la struttura del sottosuolo (terreni di fondazione) e l’influenza che essa ha sulla propagazione delle onde sismiche (risposta di sito). Gli studi per l’ingegneria sismica riguardano lo sviluppo di leggi predittive del moto del suolo e il calcolo di mappe di scuotimento che rappresentano l’andamento nello spazio di diversi parametri del moto sismico atteso e/o misurato (picchi di accelerazione, picchi di velocità, ordinate spettrali, intensità di Housner etc.) e della loro variabilità.
Particolare attenzione viene rivolta all’area vulcanica del Monte Etna, attraverso studi di dettaglio della sismicità strumentale ai fini del calcolo di leggi di attenuazione del moto del suolo ad hoc utili per studi di pericolosità sismica. In basso, le mappe di scuotimento calcolate per l’area Etnea (Langer et al., 2016).
Segnali sismo-vulcanici
I segnali sismo-vulcanici (tremore vulcanico, eventi Long Period (LP), eventi Very Long Period (VLP), eventi ibridi) sono legati alla dinamica dei fluidi magmatici e le loro variazioni nel tempo sono spesso correlate all’attività eruttiva. Lo studio dei segnali sismo-vulcanici si accompagna a quello delle sorgenti acustiche, sia discrete (eventi infrasonici) che continue (tremore infrasonico). L’attività di ricerca sui segnali sismo-vulcanici ed infrasonici è focalizzata prevalentemente sullo studio delle sorgenti che hanno generato tali segnali. Allo scopo di comprendere meglio le dinamiche eruttive (condizioni di apertura/ostruzione del condotto, variazioni della profondità della sorgente, ricostruzione della geometria del sistema di alimentazione superficiale, ecc.)
In basso, la mappa e le sezioni delle localizzazioni delle sorgenti del tremore vulcanico (rosso), eventi LP (blue), eventi VLP (ciano), tremore ed eventi infrasonici (giallo), registrati all’Etna nel 2011. Le superfici in blu ed in ciano comprendono tutti i nodi di griglia con più di 1500 localizzazioni di eventi LP e VLP. La superficie in rosso comprende tutti i nodi di griglia con più di 200 localizzazioni di sorgente di tremore vulcanico. I raggi dei pallini gialli sono proporzionali al numero di localizzazioni di tremore ed eventi infrasonici in ciascun nodo di griglia. Le linee concentriche nella mappa rappresentano curve di livello da 1750 m a 3250 m s.l.m. con intervallo di 250 m. (Cannata et al., 2013).
Processi geodinamici e struttura crostale
Gli studi dei processi geodinamici e della struttura crostale in aree tettoniche e vulcaniche (ricostruzione del campo di sforzo, caratterizzazione di faglie sismogenetiche, propagazione e attenuazione delle onde sismiche, tomografia 3D in velocità e attenuazione) hanno l'obiettivo di contribuire alla comprensione dei meccanismi geologici che governano la sismicità, di immaginare l'interno della Terra e sviluppare modelli sulla struttura terrestre, di investigare su processi di intrusione magmatica in aree vulcaniche.
In Figura a l'orientazione degli assi che descrivono il campo di sforzo (sigma1, sigma2 and sigma3) nel periodo precedente (A) e durante (B) l'eruzione etnea del 2008-2009. (A1) e (A2) rappresentano il campo di sforzo ottenuto a due differenti intervalli di profondità (H<3 km e H compresa tra 3 e 15 km, rispettivamente). Le aree in grigio indicano l'intervallo di confidenza (95%) per l'orientazione di sigma1 e sigma3.
In Figura b le immagini tomografiche 3D della velocità, Vp (a), e VP/VS (b) and e dell'attenuazione delle onde sismiche QP (c) a diverse profondità. La linea bianca delimita le aree ben risolte (da Alparone et al., 2012). Dalle immagini si evidenziano sia la variazione del campo di sforzo sia le anomalie in velocità e attenuazione durante il periodo eruttivo.
Pericolosità sismica
L’Osservatorio Etneo conduce studi probabilistici di pericolosità sismica a scala locale. Questi studi hanno lo scopo di migliorare i metodi di indagine scientifica per aumentare le conoscenze, di implementare i codici di calcolo della pericolosità sismica, di mettere a punto modelli aggiornati di probabilità di occorrenza dei terremoti (earthquake forecast). Vengono inoltre sviluppate stime di hazard basate su dati storico-macrosismici considerare nella stima l’influenza del tempo trascorso dall’ultimo evento più energetico.
In basso la mappa di pericolosità sismica ottenuta usando le intensità virtuali (Icalc) calcolate utilizzando uno specifico modello di attenuazione per la sismicità vulcano-tettonica dell’area etnea. I valori di intensità attesa (Iref) sono calcolate per tempi di esposizione di 10 e 30 anni e con una probabilità di eccedenza ≥ 10% (Azzaro et al., 2016).
Sorgente sismica
Gli studi sulla sorgente sismica (localizzazione ipocentrale 3D, meccanismo focale, contenuto in frequenza del segnale sismico e parametri spettrali del terremoto) hanno l’obiettivo di migliorare lo stato delle conoscenze sugli aspetti legati al verificarsi di un terremoto, dalla sua generazione alla evoluzione spazio-temporale di una sequenza sismica, e alla cinematica della sorgente.
In alto a sinistra: localizzazione ipocentrale 3D di un dataset di terremoti registrati in Sicilia sudorientale e al largo della costa catanese. E’ possibile osservare come la distribuzione degli eventi sismici sia concentrata in corrispondenza di ben note strutture tettoniche regionali (linee in nero). In alto a destra: meccanismi focali di alcuni terremoti selezionati, che indicano la cinematica della sorgente sismica (rosso= faglia trascorrente; blu= faglia normale; nero=faglia inversa) (da Musumeci et al., 2014).