Perché le stime di magnitudo di un terremoto sono spesso diverse?

La recente dichiarazione della Senatrice Blundo del Movimento 5 Stelle relative al presunto declassamento del terremoto in centro Italia per ragioni legate ai rimborsi, ha suscitato polemiche che ci appaiono, da tutti i punti di vista, strumentali ad una politica cinica e poco rispettosa delle popolazioni che stanno vivendo questa triste situazione.

Tuttavia, al fine di fornire gli strumenti di base al pubblico dei nostri lettori che consentano, sebbene in modo molto approssimativo, di farsi un’ idea circa la possibilità di accedere ad eventuali rimborsi per la ricostruzione che il Governo sembra abbia intenzione di stanziare nei prossimi mesi, abbiamo deciso di intervenire in questa discussione.

I parametri di base che caratterizzano un terremoto sono due: intensità e magnitudo. Mentre la magnitudo è una misura (la cui rappresentatività è considerata discutibile dalla geofisica del XXI secolo) dell’energia sprigionata da un evento sismico, la sua intensità è la composizione dell’energia da esso sprigionata e dei danni prodotti. Questa composizione è necessaria quando si voglia quantificare il costo dei danni associati ad un evento sismico. Infatti, è abbastanza ovvio come, per esempio, in aree, anche densamente popolate, ove si propaga poca energia sismica, danni ad edifici e/o infrastrutture possono difficilmente essere ascritti all’evento con conseguenti valori bassi di intensità; similmente la propagazione di onde sismiche, anche molto forti ma in aree scarsamente popolate o con infrastrutture progettate per sopportarne l’energia, provoca danni lievi e valori bassi di intensità. La misura dell’intensità di un terremoto viene effettuata in una scala detta Mercalli ed è una misura che, per sua stessa natura, può essere eseguita solo alla fine dell’evento, spesso mesi dopo il suo inizio. Gli investimenti legati alle attività di ricostruzione sono stimati sulla base dei valori di intensità di un evento sismico.

La magnitudo di un terremoto è una misura dell’energia sprigionata da un evento sismico; sebbene vi siano varie formulazioni di magnitudo, ci atterremo alla formulazione originale di Richter detta magnitudo di Richter o locale. La magnitudo di Richter è una misura del valore massimo dell’oscillazione della superficie terrestre in multipli di una oscillazione di riferimento assunta di 0.001 mm in un punto (che chiameremo di Richter) posto a 100 km dall’ipocentro (punto di origine del terremoto). La scala in cui è misurata la magnitudo di Richter è tale per cui il valore di magnitudo è zero, quando l’oscillazione sismica è uguale al valore di riferimento, e cresce di una unità ogniqualvolta l’oscillazione sismica cresce di dieci volte (quindi, se l’oscillazione sismica è 0.01, cioè 10 volte il riferimento, la magnitudo è 1; se è 0.1, cioè 100 il riferimento, la magnitudo è 2, ecc.). Una tale scala è detta logaritmica in base 10.

Da quanto detto, però, la misura della magnitudo locale è difficile, poiché è altamente improbabile avere a disposizione un sismografo (strumento adatto a misurare le oscillazioni della superficie terrestre) proprio a 100 km dall’ipocentro di un terremoto. I sismometri sono sparpagliati sui vari territori nazionali con criteri che tengono conto di vari fattori tra cui la probabilità di eventi sismici o l’accessibilità dei siti scelti per la localizzazione degli strumenti. L’insieme di tutti i sismometri attivi in Italia costituisce la rete sismometrica Nazionale, che, data la elevata sismicità del nostro territorio, è una infrastruttura poco nota, ma molto importante.

Ma allora, come si stabilisce la magnitudo locale di un terremoto da una serie di misure sparse sul territorio? E’ molto difficile e si fa ricorso a delle tecniche matematiche, che poi sono simili a quelle che si utilizzano per stabilire i punti di generazione delle onde in mare, dette di “scattering inverso”. A partire da misure opportunamente sparse sul territorio, attraverso queste tecniche, si segue a ritroso (come faceva Pollicino) l’onda sismica dai punti di osservazione fino a qualsivoglia punto e, in particolare, nel punto di Richter. Però il processo di inseguimento è reso complicato dal fatto che un’onda si propaga diversamente secondo i mezzi che attraversa.

Un’onda sismica si propaga più rapidamente in mezzi più densi e meno rapidamente in mezzi meno densi. Passando tra mezzi a diversa densità il cammino dell’onda si deforma rendendo difficoltoso “l’inseguimento” a ritroso fino al punto di Richter a meno di non conoscere esattamente la natura dei terreni attraverso i quali l’onda si è propagata. La natura dei terreni attraverso i quali si propagano le onde sismiche sono rappresentate in modelli di crosta terrestre detti crostali; tali modelli, tuttavia, non sono accurati poiché la natura dei terreni che caratterizzano la crosta terrestre non è nota con esattezza. Vi sono diversi modelli di crosta terrestre il cui uso, nonostante le tecniche matematiche di inversione siano le stesse, può determinare piccole differenze nella determinazione della magnitudo locale e nella localizzazione del punto di Richter.

Queste differenze si traducono in errori che, nel caso della magnitudo, sono relativi, cioè tanto più alti quanto più è alta la magnitudo e tanto più bassi quanto più è bassa, mentre nel caso della localizzazione del punto di Richter sono assoluti, cioè indipendenti dalla posizione. Questo spiega le differenze nelle stime fornite dalle diverse agenzie nei casi dei terremoti descritti.

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*Editore American Geophysical Union

Gian Luca Eusebi Borzelli

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