Terremoto al Sud: non si può prevedere con precisione, ma il rischio c'e'. Intervista a Giuliano Panza

Panza

Studi condotti presso l’Università di Trieste indicherebbero un allarme terremoti per il Sud Italia, regione dove potrebbe verificarsi un sisma di intensità elevata. Dopo aver ascoltato le parole dell'ing. Martelli dell'Enea, che da tempo allerta le Istituzioni sull'estrema vulnerabilità dei nostri edifici, ci siamo rivolti anche ad uno dei massimi esperti del gruppo che ha condotto le indagini, Giuliano Panza, professore ordinario di sismologia presso il medesimo istituto, che ha accettato di rispondere ad alcune nostre domande.

NM. Egregio prof. Panza, può spiegarci brevemente i principi degli attuali metodi di previsione dei terremoti (probabilistici e deterministici) e il loro grado di affidabilità?

GP. Una strategia efficace per la mitigazione del rischio sismico richiede la risposta ai seguenti quesiti: dove, quando e quanto forte un terremoto può colpire la regione in esame e quali conseguenze si devono attendere qualora esso avvenga? La risposta alla prima domanda riguarda la previsione dei terremoti, mentre la seconda è oggetto degli studi di rischio sismico.

La previsione di un terremoto di una data magnitudo può essere a lungo termine temporale (decenni), a medio termine (pochi anni o mesi) ed a breve termine (giorni od ore). Se si indica con L la dimensione lineare di un terremoto, l’estensione spaziale delle previsioni, di regola, può variare da migliaia di chilometri (lungo termine, ovvero circa100 volte L) a centinaia di kilometri (medio termine, ovvero circa 10 volte L) fino alla localizzazione della sorgente del terremoto ovvero decine di chilometri (breve termine, ovvero circa L).

L’esperienza fino ad ora acquisita mostra che i terremoti non si possono prevedere con precisione, ovvero a breve termine spazio temporale. Pertanto, almeno attualmente, non è pensabile prevedere “quando, con quale intensità e dove” con una incertezza di pochi giorni per il “quando”, di pochi decimi di magnitudo per l’”entità” e di pochi chilometri per il “dove”.

In ogni caso un certo grado di incertezza è ovviamente intrinseco nel problema della previsione. Ad esempio, un terremoto di magnitudo (M) circa 9 (e.g. Tohoku – Giappone, 11 Marzo 11, 2011) ha dimensioni lineari, L, di almeno 500 km; quindi come è possibile prevedere un tale evento con la precisione di pochi km? Anche un terremoto di M=6 ha in media dimensioni lineari, L, finite (non è un punto) di almeno 10 km quindi, per un evento di tale magnitudo, l'incertezza di localizzazione nella previsione è almeno di alcune decine di km e non pochi km; per quanto riguarda poi l’incertezza sulla magnitudo, ricordo che l’errore medio di tale misura è almeno +/-.3 quindi l’incertezza in una previsione è ragionevole che sia almeno 0.5 unità di magnitudo.

Per questo è errato (e forse anche in mala fede) associare alla previsione di un terremoto il concetto di evacuazione ovvero di allarme rosso. Ciò (allarme rosso) non è possibile con le attuali conoscenze e probabilmente non lo sarà mai. I terremoti, ripeto, non si possono prevedere con precisione!

Prevedere i terremoti in chiave geologica implica considerare tempi geologici, ovvero i tempi di preparazione di un evento. Tali tempi non sono ovviamente di interesse pratico. Sulle scale temporali di interesse pratico, il comportamento del sistema è complesso e quindi si devono utilizzare le metodologie proprie dello studio dei sistemi complessi (e.g. chaos deterministico). Poiché il monitoraggio della sismicità rappresenta il dato più banale e più frequentemente utilizzato, l’idea è quella di andare a individuare, nel flusso dei terremoti, i possibili precursori degli stessi. Noi ci stiamo interessando dell’Italia e delle zone ad essa limitrofe, usando algoritmi (modelli matematici) i cui risultati sono caratterizzati da una significatività statistica estremamente elevata: non a caso, il terremoto di Bovez (2004), in Slovenia, è stato previsto, e così pure quello di Bologna del settembre 2003, oltre al più recente dell’Emilia del 2012.

Tra le poche metodologie di previsione a medio termine spazio-temporale rigorosamente definite in modo formale che consentono di effettuare un’analisi sistematica ed in tempo reale, e che sono stati sottoposti ad una verifica su vasta scala della loro capacità predittiva, rientrano gli algoritmi CN (la sigla deriva dal fatto che la prima applicazione è stata fatta al territorio California-Nevada) ed M8 (la sigla deriva dal fatto che la prima applicazione è stata fatta a livello globale per la previsione a medio termine dei terremoti con magnitudo maggiore di 8). Tali algoritmi (modelli matematici) sono da noi sviluppati ed applicati al territorio nazionale presso l’Università e l’International Centre for Theoretical Physics (Sand group) di Trieste in collaborazione coi colleghi dell’International Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences, di Mosca, a cui va la paternità dell’idea e delle sue prime realizzazioni.

Gli esperimenti condotti per oltre venti anni su scala globale, e da un decennio anche in Italia, hanno già permesso una prima valutazione della significatività statistica delle previsioni fornite da CN ed M8. Il livello di confidenza dei risultati ottenuti, superiore al 98 per cento per CN ed al 99 per cento per M8 (anche considerando il solo territorio italiano) evidenzia la capacità predittiva di tali algoritmi, ovviamente non privi di falsi allarmi e fallimenti di previsione, come qualsiasi altra procedura previsionale. La probabilità di ottenere risultati simili in modo casuale è inferiore al 2 per cento.

CN ed M8 utilizzano l’informazione contenuta nei cataloghi dei terremoti ed individuano, nell’attività sismica di magnitudo moderata, le variazioni che possono essere considerate precursori di un forte terremoto. L’analisi consente di determinare gli intervalli temporali (TIPs, ovvero Times of Increased Probability) in cui risulta aumentata, rispetto alle condizioni normali, la probabilità che si verifichi un terremoto con magnitudo superiore ad una certa soglia. Le caratteristiche della sequenza dei terremoti che avvengono entro una certa regione (i.e. il flusso sismico) e le loro variazioni temporali sono descritte in modo quantitativo mediante un insieme di funzioni definite empiricamente che costituiscono l’algoritmo (modello matematico).

Sono almeno quattro i sintomi che possono indicare l’approssimarsi di un forte terremoto in una certa zona: (1) le piccole scosse diventano più frequenti, (2) tendono a raggrupparsi nel tempo, (3) si verificano simultaneamente in aree distanti e (4) presentano un aumento della magnitudo media. Possiamo paragonare la normale sismicità di fondo che caratterizza la Terra alla situazione di un formicaio, in cui il comportamento degli insetti, all’apparenza caotico, possiede tuttavia un suo ordine. Regna, potremmo dire, un’agitazione normale. E questa è la normale attività sismica. Ma, se improvvisamente l’agitazione delle formiche aumenta, può voler dire che si avvicina qualcosa di anomalo che non appartiene alla popolazione degli insetti (ovvero dei piccoli terremoti), ad esempio, la lingua del formichiere: è in arrivo un terremoto potente.

In ogni caso nessuno può illudersi di indovinare con precisione dove, quando e con quale magnitudo arriverà il prossimo terremoto. L’incertezza è intrinseca. Un minuto prima che avvenga il terremoto, la stessa crosta terrestre non sa esattamente dove e con quali modalità si propagherà la frattura, al suo interno. Ad esempio, la coppia di eventi (eventi gemelli) avvenuti il 19 Agosto 2002 a sud delle isole Fiji, con dimensioni, L, di circa 100 chilometri, separati da un intervallo di tempo di circa 400 secondi e distanti 300 chilometri, suggerisce che l’incertezza spaziale delle previsioni è almeno pari a tre volte le dimensioni della sorgente del terremoto stesso. Inoltre è necessario considerare che i fenomeni precursori possono manifestarsi in un’area anche molto più estesa della sorgente stessa, che, come detto, è almeno di dimensioni lineari di decine di km.

L’obiezione più frequente che viene fatta a proposito delle previsioni a medio termine spazio-temporale è che indicare come bersaglio di possibile sisma un terzo dell’Italia (come nel caso del terremoto dell’Emilia) non può avere riscontri pratici. La risposta a questa domanda, può essere un’altra domanda. Quanto vale una vita umana?

Se il terremoto in Emilia fosse avvenuto in mattinata di domenica, e non nelle prime ore del giorno, le vittime si sarebbero contate a centinaia se non a migliaia, visto il numero di chiese gravemente danneggiate o distrutte. Da qui l’importanza di mettere in atto azioni preventive a basso profilo, che escludono allarme rosso o evacuazione, ma che possono attenuare significativamente i danni. Le misure preventive elencate non sono indipendenti fra loro, ma compongono un’ovvia gerarchia ed acquistano significato solo se attivate in un certo ordine, come parte di uno scenario di risposta alla previsione.

a) Misure di sicurezza permanenti, che possono essere adottate nell’arco di decenni, utilizzando, fra l’altro le previsioni a lungo termine, per definire le priorità di intervento:

1) limitazioni nell’utilizzo del territorio, specialmente per strutture ad elevato rischio ed attività che possono indurre terremoti;

2) normativa sismica per l’edilizia, che richieda l’adeguamento antisismico degli edifici;

3) restrizione delle norme generali di sicurezza;

4) potenziamento dei servizi di pubblica sicurezza;

5) assicurazione e tassazione specifica;

6) raccolta ed analisi dei dati per la stima del rischio sismico e per l’identificazione dei precursori del terremoto;

7) preparazione della risposta alla previsione e delle attività post-disastro: pianificazione; definizione della normativa di base; accumulo delle scorte; simulazione degli allarmi; formazione della popolazione ecc.

b) Misure di sicurezza temporanee, che possono essere adottate come risposta ad un allarme a medio termine spazio-temporale:

1) rafforzamento delle misure di sicurezza permanenti appena elencate;

2) definizione di un piano di ristrutturazione per gli edifici strategici nell’area allertata;

3) verifica dello stato degli alloggi temporanei (e.g. tende, strutture prefabbricate ecc.) e garanzia della loro pronta disponibilità;

4) predisposizione delle misure di intervento e soccorso a lungo termine (finalizzate al ripristino delle strutture abitative, degli apparati produttivi e delle attività lavorative ecc.);

5) evacuazione della popolazione e di strutture altamente vulnerabili (e.g scuole ed ospedali);

6) neutralizzazione delle potenziali sorgenti ad alto rischio: condutture (elettrodotti, oleodotti, gasdotti ecc.); centrali nucleari; impianti chimici; edifici precari (sospensione delle attività, parziale demolizione, ecc.);

7) mobilizzazione dei servizi di soccorso;

8) verifica della pronta operatività dei piani di soccorso;

9) intensificazione delle pratiche di prontezza operativa, aumentando la frequenza delle attività che coinvolgono studenti e Protezione Civile

Tali azioni vanno eseguite in ordine gerarchico e, tenendo in conto la pericolosità determinata in modo probabilistico (Psha) o deterministico (Ndsha), possono essere limitate alla parte della zona “allarmata”, dove la pericolosità è più elevata; in tal modo l’area si riduce di molto rispetto al terzo dell’Italia.

Ovviamente tali azioni preventive non azzerano le perdite ma anche una sola vittima in meno ha un valore infinito. Su di un piano molto più banale, sempre nel recente caso del terremoto in Emilia, l’uso di semplici precauzioni per un periodo di molti mesi, avrebbe ridotto al minimo le perdite dei produttori di grana e parmigiano ed aceto balsamico, ecc. Non si tratta di persone ma di tanti soldi, che in qualche modo pagherà anche la comunità. Di tutte le azioni che possono far seguito ad una previsione a medio termine spazio-temporale (e.g. le nostre previsioni) la più importante è certamente la prevenzione, che potrebbe trovare nella previsione a medio termine una motivazione anche legale. Asserire l’inutilità della previsione a medio temine spazio-temporale, ovvero dire semplicemente che i terremoti non si possono prevedere, equivale ad incoraggiare il comportamento irresponsabile e l’inerzia evidente a proposito della prevenzione!

Dall’inizio dei nostri esperimenti in Italia sono stati previsti a medio termine spazio-temporale 5 eventi su 7 da CN e 5 su 9 da M8.

NM. L’Italia è un paese a rischio sismico: può farci una stima di probabilità che il discusso terremoto previsto nel sud del nostro paese possa realmente verificarsi e in che misura?

GP. Non è possibile quantificare con precisione la probabilità, tuttavia è possibile fare alcune considerazioni sulla base dei risultati ottenuti sino ad oggi. Si può dire che nella zona allarmata, che è caratterizzata da una certa probabilità di occorrenza “normale”, diciamo X, i modelli matematici di previsione indicano che tale probabilità è attualmente maggiore di X. Valori tipici di X sono dell’ordine del 10-15 per cento per anno, mentre la probabilità di forte terremoto entro una zona allarmata raggiunge valori del 30-50 per cento. Dunque l’aumento di probabilità associato ad un allerta è dell’ordine di 2-4 volte la probabilità “normale”, stimata sulla base della ricorrenza media dei forti terremoti entro la regione considerata.

Esempio: nella regione CN che comprende l’Italia meridionale e la Sicilia, la probabilità di avere un terremoto di magnitudo superiore a 5.6 è mediamente di circa il 10 per cento in un anno. Se si considerano le informazioni previsionali, quando la regione è allertata, la probabilità sale fino a circa il 30 per cento per anno; quando la regione non è allertata la probabilità scende al 2 per cento per anno, indicativamente, quindi sempre bassa, ma molto più alta della norma. La percentuale di falsi allarmi entro tale regione è del 40 per cento. Quindi, ricordando che non ha senso pensare o parlare di allarme rosso e conseguenti evacuazioni, è auspicabile la realizzazione di tutte le operazioni possibili di prevenzione di basso profilo, incluse quelle elencate in precedenza.

NM. Sul sito dell’Università di Messina è presente un documento (che Le alleghiamo qui), redatto da diversi esperti del settore, nel quale sono tracciati scenari di questo possibile terremoto. Le cifre sul numero di morti stimati in caso di sisma e degli eventuali danni economici arrecati al territorio sono stati tuttavia cancellati. Al di là di polemiche su una possibile censura, cosa pensa Lei di quest’analisi?

GP. Sono, col mio gruppo di collaboratori, uno dei pionieri nella realizzazione di scenari di danno avendo iniziato questa attività nel 1990, conseguendo numerosi riconoscimenti internazionali: nel 2000 mi è stata conferita dalla European Geophysical Society, ora European Geophysical Union, il più prestigioso riconoscimento internazionale nel settore della Sismologia (medaglia Beno Gutenberg); il primo vincitore di tale riconoscimento (nel 1996) è Frank Press, già consigliere scientifico del Presidente degli Usa.

Non sono in grado di valutare l’attendibilità dei risultati contenuti nel documento dell’Università di Messina per mancanza di informazioni specifiche e di tempo, ma la filosofia di base mi pare corretta; si tratta di una previsione dei possibili effetti di un terremoto nella zona di Messina, uno dei tanti siti che ricade nella zona allarmata da CN ed M8. Per quanto riguarda l’utilizzo di scenari nella definizione del rischio sismico vanno ricordati il ‘Position Statement on earthquake hazard assessment and design load for public safety’, di recente elaborato dall’International Seismic Safety Organization (Isso). Si veda anche il sito Internet dell’Assisi e del Glis e gli sviluppi dell’Indagine conoscitiva sullo stato della sicurezza sismica in Italia, in corso all’VIII Commissione Ambiente, Territorio e Lavori Pubblici della Camera dei Deputati.

L’Isso, gruppo di lavoro internazionale composto da 14 scienziati ed esperti in materia di scienze della terra, sismologia, ingegneria, geologia e geofisica provenienti da Francia, Israele, Italia, Russia, Spagna, Svizzera e Usa, si è recentemente costituito, in seguito ai terremoti che hanno colpito l’Emilia, la Lombardia ed il Veneto, per promuovere una sostanziale revisione metodologica della definizione della pericolosità sismica e favorire l’adozione di un approccio di tipo neodeterministico (Neo-Deterministic Seismic Hazard Assessment o Ndsha), da affiancare all’attuale metodologia probabilistica (Probabilistic Seismic Hazard Assessment o Psha) adottata per la definizione delle mappe di pericolosità sismica.

Lo statement, partendo dall’elenco degli eventi sismici recenti più significativi, propone alcune riflessioni sull’opportunità di affiancare la metodologia Ndsha quella Psha, di cui nel documento si sottolineano alcuni limiti fondamentali: secondo l’Isso, infatti, il Ndsha offre una descrizione più ampia rispetto all’analisi probabilistica, andando a definire un livello di pericolosità stimata più adeguato e più attendibile. Si consideri che le stime di pericolosità sismica sono utilizzate anche per la definizione della normativa per la progettazione e la costruzione di immobili e manufatti: è convinzione dell’Isso che le costruzioni debbano essere in grado di resistere al massimo terremoto credibile (Maximum Credible Earthquake o Mce), un evento la cui intensità e capacità distruttiva quantomeno eguagli o superi (compatibilmente con le indicazioni disponibili sul potenziale sismogenetico dell’area) il massimo evento storicamente verificatosi nell’area di riferimento. L’analisi Ndsha, per la stima della pericolosità sismica, prevede l’uso del Mce, parametro che, secondo l’Isso, dovrebbe essere il cardine di riferimento per la definizione delle sollecitazioni di progetto delle costruzioni antisismiche e per i piani di protezione civile.

L’argomento “sicurezza e prevenzione”, tornato tragicamente alla ribalta dopo il sisma emiliano, che tante discussioni ha sollevato in materia di modelli previsionali e di “fragilità del costruito”, pone la base per un confronto fra sismologi, scienziati e legislatori. Di recente, come detto, la tematica è stata portata anche all’attenzione del Parlamento.

NM. La nostra redazione si occupa, tra le altre cose, anche di nuovi metodi per produrre energia, e a questo proposito sta seguendo gli sviluppi della ricerca sulla reazione piezonucleare di Alberto Carpinteri. Il ricercatore, a questo proposito, ha affermato che le emissioni neutroniche prodotte da questi fenomeni potrebbero essere un segnale sismico, e che quindi il processo, nel futuro, potrebbe essere usato per prevedere i terremoti. Cosa pensa Lei di queste affermazioni?

GP. Ripeto: i terremoti non si possono prevedere con precisione. Inoltre è essenziale che qualsiasi metodo previsionale venga rigorosamente validato, ossia venga dimostrata la significatività dei risultati forniti su dati indipendenti, e ciò non mi risulta sia stato fatto nel caso in questione. Da quanto ho letto e per quel che ho capito sono molto scettico sull’importanza della reazione piezonucleare come precursore in generale e tanto più a breve termine.

Roberta De Carolis

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