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Pericolosità sismica, classificazione del territorio nazionale e rischio sismico

Anche in recenti articoli di giornale o interventi pubblici, notiamo che si continua a fare confusione tra diversi concetti inerenti al problema del rischio sismico e alle strategie per la sua riduzione. Riteniamo che tra le funzioni del Centro di Pericolosità Sismica di INGV ci sia anche quello di contribuire ad una maggiore conoscenza del problema a partire dell’uso di terminologia corretta. In questo modo si può migliorare la consapevolezza dei cittadini e di chi li amministra, cominciando anche ad usare uno stesso linguaggio.

La prima distinzione da ribadire è quella tra pericolosità sismica e rischio sismico, termini usati erroneamente nel linguaggio comune come sinonimi.

Pericolosità sismica: è la stima dello scuotimento atteso in una certa zona in un dato tempo di osservazione. Dipende esclusivamente dalle caratteristiche della sismicità dell’area e possiamo solo valutarla, NON modificarla. Generalmente la stima della pericolosità sismica si basa su un approccio probabilistico e pertanto esprime lo scuotimento atteso con una certa probabilità di accadimento in una finestra temporale.

Rischio sismico: è una valutazione dei danni che un evento sismico potrebbe produrre, sia in termini di persone coinvolte, sia in termini di costi economici. Il rischio sismico di una certa area dipende dalla pericolosità sismica, dai beni esposti sul territorio (persone, abitazioni, beni culturali, industrie, impianti particolari, infrastrutture in generale) e dalla vulnerabilità degli stessi beni. La vulnerabilità è la propensione a danneggiarsi di una struttura, ovvero la sua scarsa resistenza all’azione del terremoto. Il rischio sismico PUO’ essere drasticamente ridotto con interventi di riduzione della vulnerabilità, cioè di miglioramento del comportamento sismico di una struttura.

Ne consegue che un’area a elevata pericolosità sismica potrebbe risultare a basso o nullo rischio sismico se fosse deserta o avesse edifici costruiti rigorosamente secondo le regole, mentre aree a bassa pericolosità sismica ma su cui insistono molte strutture vulnerabili potrebbe essere ad elevato rischio sismico.

La pericolosità sismica è una mappa?

Non propriamente, un modello di pericolosità sismica come quello disponibile per l’Italia (http://zonesismiche.mi.ingv.it) è un insieme di molti parametri per ogni singolo punto di valutazione (oltre 2000 valori numerici nel caso del modello italiano). La mappe che vengono realizzate per comodità di comunicazione rappresentano sempre e solo la distribuzione nello spazio di uno dei tanti parametri disponibili, secondo scale cromatiche che non rivestono un significato particolare se non quello di essere graficamente comprensibili. Riportano quindi solo una piccola parte del contenuto informativo del modello di pericolosità.

In queste figure sono mostrate rappresentazioni in mappa di alcuni di questi parametri, per esempio il valore di accelerazione orizzontale di picco su suolo roccioso atteso con una probabilità di eccedenza rispettivamente del 2% e del 50% in 50 anni.

Pericolosità sismica con il 2% di probabilità di eccedenza in 50 anni

Pericolosità sismica con il 2% di probabilità di eccedenza in 50 anni

Pericolosità sismica con il 50% di probabilità di eccedenza in 50 anni

Pericolosità sismica con il 50% di probabilità di eccedenza in 50 anni

La pericolosità sismica esprime una classificazione?

No, la pericolosità sismica si esprime con un parametro numerico in una scala continua e non fornisce pertanto una classificazione.

Non ha inoltre senso in assoluto parlare di pericolosità sismica alta o bassa, ma semmai di pericolosità in un sito più alta o più bassa rispetto ad un altro sito. Per fare un esempio, aree che sono a maggiore pericolosità sismica in Italia risultano molto meno pericolose rispetto ad aree del Giappone o della California; per restare in un ambito europeo esistono aree in Islanda, Grecia e Turchia che hanno pericolosità sismica maggiore dell’Italia.

Pericolosità sismica per il territorio europeo con una probabilità di eccedenza del 50% in 50 anni (Progetto SHARE)

Pericolosità sismica per il territorio europeo con una probabilità di eccedenza del 50% in 50 anni (Progetto SHARE)

Cos’è la classificazione sismica dei comuni?

A partire dal terremoto del 1908 di Reggio Calabria e Messina si è proceduto a classificare come sismici i comuni in cui erano avvenuti terremoti molto forti. Fino al 1982 i comuni erano sismici oppure no, dopo quella data sono state introdotte 3 classi sismiche (oltre alle aree non classificate, il 63% dei comuni italiani).

Dal 2003 tutta l’Italia è classificata sismica secondo 4 diverse classi, dove la zona 1 è quella corrispondente ad una maggiore pericolosità sismica e la zona 4 è quella a più bassa pericolosità sismica.

Lo scopo della classificazione sismica è quello di definire una serie di strumenti amministrativi a seconda della classe; per esempio i progetti per nuovi edifici in zona 1 e zona 2 sono soggetti a verifica ed approvazione preventiva, mentre in zona 3 e 4 vengono verificati solo a campione.

Fino all’introduzione delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC08) entrate in vigore definitivamente nel 2009, le diverse classi sismiche definivano anche l’azione sismica da considerare nella progettazione.

Chi decide la classificazione sismica?

Il Decreto Legislativo 112 del 1998 stabilisce che il compito di aggiornare l’assegnazione dei comuni alle zone sismiche spetta alle singole Regioni. Lo Stato ha il compito di definire dei criteri generali per l’individuazione delle classi, che ogni Regione applica sulla base delle proprie politiche di prevenzione e riduzione del rischio sismico: ogni singola amministrazione regionale decide il livello di sicurezza che vuole garantire ai propri cittadini.

Non esiste più un’unica classificazione sismica, ma, di fatto, esistono 20 diverse classificazioni.

L’INGV ha un ruolo nella riclassificazione sismica?

No. Per quanto appena esposto, l’INGV non ha alcun ruolo nella ridefinizione della classificazione sismica di una Regione, non può autonomamente proporre né suggerire modifiche alle zone sismiche, nel rispetto del proprio ruolo istituzionale.

L’utilizzo dei dati di pericolosità sismica rilasciati da INGV nella normativa tecnica delle costruzioni (NTC08) o nella definizione delle zone sismiche, non significa che INGV sia autore o responsabile di tali applicazioni.

Qual è il ruolo di INGV?

INGV è un Ente di Ricerca che si occupa, tra le tante attività, anche di realizzare stime di pericolosità sismica, secondo metodologie di altissimo livello, pubblicate su riviste internazionali, universalmente riconosciute e condivise.

La stima della pericolosità sismica è un’elaborazione scientifica che riassume decenni di ricerche, esperienze e conoscenze. Pertanto una stima della pericolosità sismica viene aggiornata quando si rende disponibile un nuovo e consistente insieme di dati (ad esempio: dati di sismicità storica oppure nuove evidenze geologiche), modelli, codici tali che sia possibile ottenere un modello significativamente più attendibile di quello esistente. Non si aggiorna ogni volta che si verifica un terremoto.

Relativamente ai terremoti in Emilia del 2012, si ricorda quanto già espresso in altre circostanze, per esempio qui:

  • i terremoti avvenuti nel 2012 in Emilia sono compatibili con le assunzioni che stanno alla base del modello di pericolosità sismica di riferimento. In particolare, viene ipotizzata per questa area una magnitudo Mw massima pari a 6.2 e i valori di scuotimento registrati rientrano tra quelli previsti dal modello stesso;
  • tra modello di pericolosità sismica di riferimento (divenuto documento ufficiale dello Stato nel 2006) e normativa tecnica (aggiornata nel 2008 ma diventata obbligatoria solo alla fine del 2009), le Amministrazioni Pubbliche, centrali e periferiche, hanno gli strumenti per poter aggiornare e migliorare le rispettive politiche di riduzione del rischio sismico. Questo non è compito degli Enti di Ricerca.

Pericolosità sismica e sicurezza pubblica

Dopo ogni evento sismico importante in ambito scientifico si discute spesso se i modelli di pericolosità sismica siano adeguati soprattutto quando, come in Italia, da questi derivano le norme per le costruzioni in zona sismica. La discussione in ambito internazionale si concentra sulla validità dei modelli probabilistici rispetto a quelli deterministici.

Anche dopo il terremoto dell’Emilia del 2012  è stato proposto di modificare la modalità con cui si definiscono le regole costruttive antisismiche basate sulla mappa di pericolosita’ che fornisce i valori di accelerazione attesa con una probabilità di superamento del 10% in 50 anni.

In sintesi, è stato proposto di stabilire delle regole costruttive per difenderci dal cosiddetto massimo terremoto atteso o in inglese Maximum Credible Earthquake.

Questo concetto, all’apparenza molto ragionevole, nasconde insidie insormontabili.

Oltre alla difficoltà intrinseca nel definire quale possa essere il terremoto massimo che ci si può attendere in una determinata area, in un recente articolo apparso sulla rivista EOS dell’American Geopysical Union (vol. 94, n.27 del 2 luglio 2013), Warner Marzocchi spiega come tale scelta possa portare ad una riduzione dei rischi irrazionale e risulti quindi criticabile e non sostenibile. Inoltre, perseguire la difesa dal massimo evento atteso assegnerebbe ai sismologi dei compiti che non sono nelle loro competenze.
Nello stesso articolo, WM mostra come critiche analoghe possano essere associate ad ogni tipo di pericolo naturale, come ad esempio quello vulcanico, dove alcuni scienziati hanno proposto di pianificare le azioni di riduzione del rischio in base al concetto di massima eruzione attesa.

Una copia dell’articolo può essere scaricata qui: Seismic Hazard and Public safety

Terremoto in Lunigiana e pericolosità sismica

Come ogni volta che si verifica un forte terremoto in Italia, viene subito spontaneo confrontare le registrazioni strumentali con le accelerazioni previste dal modello di pericolosità sismica di riferimento per il territorio nazionale (MPS04). Tale modello descrive i valori di scuotimento del suolo attesi per diversi periodi di ritorno e per diverse ordinate spettrali. Per l’area della Garfagnana e Lunigiana i valori di accelerazione attesi su suolo roccioso con una probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni variano tra 0.17g e 0.25g.

Lunigiana-MPS04

Va però subito sottolineato come la mappa di pericolosità sismica sia un modello probabilistico, che fornisce le probabilità di scuotimento del terreno in una finestra temporale (solitamente 50 anni). Per questa ragione, la “bontà” della mappa di pericolosità non può essere valutata con le osservazioni di un singolo terremoto. In particolare, i valori di accelerazione forniti dalla mappa di pericolosità sismica hanno una probabilità del 10% di essere superati in 50 anni.

Viene fatto comunque questo confronto per il fatto che il modello di pericolosità sismica è la base per definirel’azione sismica di riferimento nelle Norme Tecniche delle Costruzioni emanate nel 2008 (NTC08) ed è quindi interessante capire se le registrazioni del terremoto del 21 giugno sono compatibili con il modello di riferimento per la normativa.

Sono stati considerati i valori di picco  dell’accelerazione (PGA) registrati dalle stazioni della RAN(Rete Accelerometrica Nazionale) e in particolare quelli della stazione più vicina all’epicentro del terremoto di magnitudo 5.2 delle ore 10.33 (UTC) del 21 giugno 2013. Si tratta della stazione diFivizzano (codice FVZ) distante circa 9 km dall’epicentro; la stazione è posta su un terreno classificato come E, secondo le categorie dell’Eurocodice 8 (EC8). Il tipo di suolo su cui poggia la stazione è importante, in quanto i diversi tipi di suolo rispondono in misura maggiore o minore al terremoto. I valori registrati dalle due componenti orizzontali (NS e EW) di FVZ sono rispettivamente di 0.23g e 0.14g (g è l’accelerazione di gravità).

Il confronto viene fatto con il nodo della griglia di calcolo della mappa di pericolosità sismica più vicino alla stazione (i valori sono disponibili attraverso l’applicazione interattiva: http://esse1-gis.mi.ingv.it/). Per ogni nodo della griglia sono disponibili i valori di accelerazione orizzontale per diverse frequenze annuali di eccedenza (in inglese Annual Frequency of Exceedance o AFOE; disponibile da 0.0004 a 0.0333), cioè l’inverso del periodo di ritorno che pertanto corrisponde a periodi da 2475 a 30 anni, rispettivamente. L’insieme dei valori previsti costituisce quella che si chiama curva di pericolosità, una per ogni specifico sito (oltre 11000 nodi per tutta Italia). Tutti i valori del modello di pericolosità sismica sono stati calcolati per un suolo di tipo roccioso (suolo A secondo l’EC8); per poterli confrontare con le registrazioni della stazione Fivizzano (suolo E), tutti i valori sono stati convertiti utilizzando i coefficienti moltiplicativi previsti dalle NTC08 per il tipo di suolo E (in media si moltiplicano i valori per 1.6).

Fivizzano_HazardCurve

La figura mostra questo confronto. In blu la curva di pericolosità (con linea blu continua la stima di riferimento espressa dal 50mo percentile, in tratteggio le curve che esprimono l’incertezza della stima attraverso il 16mo e l’84mo percentile), mentre la linea rossa tratteggiata rappresenta il valore massimo registrato alla stazione di Fivizzano (0.23g). Le linee punteggiate viola evidenziano alcuni periodi di ritorno. Si evince come il valore di picco registrato durante la scossa di magnitudo 5.2 rientri ampiamente nell’intervallo delle accelerazioni attese dal modello di pericolosità sismica di riferimento per l’Italia, coincidendo con il valore previsto con un periodo di ritorno di circa 200 anni (AFOE = 0.005), ovvero con una frequenza maggiore rispetto a quella comunemente considerata per l’azione sismica di progetto per edifici ordinari (AFOE = 0.021, periodo di ritorno = 475 anni).

Centro di Pericolosità Sismica dell’INGV

E’ attivo il Centro per la pericolosità sismica dell’INGV

Dal 15 gennaio 2013 è stato attivato un centro per la pericolosità sismica all’interno dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.

Lo scopo generale del Centro è quello di fornire stime di pericolosità su intervalli di tempo  lunghi (decenni), medi (anni) e brevi (giorni). Tali stime si baseranno su modelli che rappresentano il meglio delle conoscenze scientifiche e saranno rivolti a diversi tipi di utilizzo per la riduzione del rischio sismico.

I coordinatori sono Warner Marzocchi e Carlo Meletti.

figura2 - Previsioni