In sismologia uno “sciame sismico” è una sequenza di scosse sismiche di magnitudo limitata, che produce danni marginali agli edifici. Può durare fino a diversi mesi, rimanendo localizzata in una determinata zona.
Stabilire la probabilità che uno sciame sismico possa risolversi in un terremoto distruttivo (o main shock), è argomento di grande interesse per la Protezione civile. Una letteratura particolare è focalizzata sul sostegno alla previsione che possano offrire i fenomeni “precursori”, detti anche ulteriori precursori, assumendo lo sciame sismico come precursore per eccellenza. Storicamente, l’evento sismico di Haicheng 1975, è stato il primo a trarre vantaggio dalla presenza di ulteriori precursori. Tra le prime teorie, segnaliamo Hauksson 1981, legate alle emissioni di radon, Grandori et Al 1988, Grandori et Al 1991.
Una frazione ridotta di sciami può evolvere verso una scossa importante: quando ciò accade, spesso si registra un incremento continuo nella cadenza e intensità delle scosse dello sciame.
Nella storia sismica di alcune aree (l’Irpinia, il Friuli, la Garfagnana), è stato verificato che su cento sciami sismici solo due o tre sono stati seguiti da forti terremoti. Tuttavia, (Grandori et Al 1991), al manifestarsi di uno sciame sismico la probabilità di una scossa distruttiva aumenta sensibilmente la sua probabilità “a priori”. Secondo EC8, per ogni sito, il sisma di riferimento, (ovvero da assumere nelle verifiche di resistenza), è definito dalla probabilità PNCR of exceedance in 50 y, pari a PNCR = 10%. In mancanza di un’analisi più precisa, tale probabilità può essere assimilata alla probabilità di una scossa distruttiva nel sito. Peraltro, per la difficoltà della misura di tale probabilità, spesso si parla di prevedibilità di una tale scossa, e non probabilità.
Italia da alcuni decenni è stato istituito il Dipartimento della Protezione Civile. Si occupa di tutte le fonti di rischio per la popolazione, ed in particolare del Rischio sismico. Nell’ambito del Dipartimento si propone di istituire una Task force precursori, con il compito 1) di gestire l’insieme dei precursori e 2) di segnalare i pericoli connessi con uno sciame sismico, pur nella consapevolezza che il main shok possa avere una limitata probabilità di verificarsi.
Ulteriori precursori, da accostare alla osservazione dello sciame sismico, sono suggeriti da vari autori e sono discussi nell’articolo. Tra tutti una particolare attenzione è dedicata alla azione combinata e contemporanea tra scosse sismiche, (sciami sismici o main shock) e sovrapressioni di acque sotterranee. È una sinergia nel produrre frane, segnalata da Wang et Al (2001), con una analisi estesa all’intero territorio dell’Oregon.
Più in generale, la Task force dovrebbe individuare i precursori, concomitanti allo sciame sismico, utili per la prevedibilità del main shock. La interpretazione dei segnali precursori richiede che la Task force comprenda competenze ampie, in particolare nel campo di geotecnica e meccanica delle rocce.
Quanto ai pericoli connessi con uno sciame sismico, la Task force deve segnalare taluni rischi e prendere provvedimenti di immediata comprensione. Nel testo sono illustrate alcune configurazioni che fanno prevedere dissesti prodotti dalle stesse scosse dello sciame sismico, anche in assenza di un main shock.
Nel cap. 6 delle Norme tecniche per le costruzioni, NTC 2018, sono segnalati i rischi connessi alla topografia locale, trattando di terreni edificabili quantunque in zone montuose. Segnaliamo configurazioni topografiche che in genere dovrebbero essere definite non edificabili, e costituiscono pericolo in occasione di sciami sismici, anche quando non si manifesti un main shock.
Altri interventi sono legati alla pericolosità di schemi strutturali, come la presenza di edifici a schiera, richiedono una delicata segnalazione del pericolo alla popolazione direttamente interessata. Possono essere opportuni dei provvedimenti di sgombero, con delibere costrittive, sempre difficili da gestire.
Si segnala infine che al 2007 la rete internazionale Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (Csep) ha discusso su formats prestabiliti per lo scambio di dati tra i centri di ricerca coinvolti. Sono alla costante ricerca di modelli efficienti di prevedibilità. Risultati sono apparsi sulla autorevole rivista Bulletin of the Seismological Society of America, si veda ad esempio Ming Lu Xiao et Al (2010), Pritchard 2020.
An earthquake swarm is a sequence of seismic events occurring in a restricted area. It may produce minor damage to buildings. The great portion of seismic warms evolves during the time without ending at an important shaking. A minor portion evolves at a destructive main shock. The time duration of the swarm may be of the order of days, months, or even years.
Information on the evolution of the swarm can be complemented by other kind of events, physically linked to it, called supplementary precursors, or simply precursors. The probability that an earthquake swarm could be followed by a destructive main shock, and the assistance to the information provided by supplementary precursors, has been subject of a number of analyses.
Historically, the earthquake of Haicheng 1975 has been the first to take advantage of the occurrence of a seismic swarm, and a set of supplementary precursors, because the Chinese Authorities drew enough information to call for an evacuation of a suitable surrounding region.
One of the first supplementary precursor has been the radon emission anomalies (frequency of occurrence, anomaly duration, and peak amplitudes). They have been correlated with earthquake data such as magnitude and epi-central distance, Hauksson 1981. Among the previous theories about precursors utilization as help to destructive shake forecasting, see Grandori et Al 1988, Grandori et Al 1991.
When the swarm evolves at a destructive main shock, usually a continuous increase of the frequency and the intensity of precursors shocks can be remarked. Within the seismic history of same areas in Italy (Irpinia, Friuli and Garfagnana) over hundreds seismic warms, only two or three have been followed by strong earthquakes. Meanwhile, according to Grandori 1991, when some precursor shock happens, the probability of a main shock exceed several times the “a priory” probability. (According to EC8, the reference seismic action is defined by PNCR probability of exceedance in 50 y, equal to PNCR = 10%. Lacking a more precise investigation, this late probability may be assimilated to the probability of a destructive shock).
The measure of probability of a main shock is dominant in the expectation, however the various approaches to provide a measure of probability are difficult to conform. In the literature, instead of probability of a main shake sometimes it is in use likelihood of main shake.
The Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP) supports an international effort to conduct and rigorously evaluate earthquake forecasting experiments. Results have been published on Bulletin of the Seismological Society of America, see for instances Ming Lu Xiao et Al (2010), Pritchard 2020.
The present paper suggests the institution of a Precursors Task force, in the realm of the Department of Civil Protection, mobile, and under the control of geo-technicians and rock mechanics experts. It shall manage the ensemble of precursors, and may provide an alert of damage, triggered by the earthquake swarm.
In newspapers, the term lost/false alarm is sometimes referred to the decision to evacuate an entire region Vere-Jones 1995, Grieco 2012, Dominique Dunglas 2014. Meanwhile we believe that, in front of a minimal probability of a destructive shock, the main scope of the task force will be an alarm signals in peculiar circumstances, mentioned in the text.