Intensità e magnitudo di un terremoto

Il terremoto è un fenomeno naturale connesso all'improvviso rilascio di energia per frattura di rocce profonde della crosta terrestre a seguito di un complesso processo di accumulo di energia di deformazione delle stesse rocce. La fase di accumulo richiede tempi molto lunghi (decine-centinaia di anni) a fronte dei tempi molto più ridotti (misurati in secondi per un dato evento) della fase di rilascio dell'energia. Entrambe le fasi possono però essere identificate in singoli istanti a raffronto con la scala dei tempi geologici (milioni di anni) entro cui intervalli di storia sismica rappresentano finestre temporali di osservazione (tanto più significative, quanto più proiettate nei secoli precedenti: 1000 anni sono meglio di 100) per cercare di identificare parametri che possano descrivere - in termini statistici e probabilistici - le caratteristiche di detti fenomeni naturali.Per un dato terremoto, la dimensione dell'area di frattura (con origine nell'ipocentro) delle rocce in profondità si rapporta in modo diretto con la quantità di energia rilasciata. Occorre inoltre tenere presente che il fenomeno non è mai costituito da un evento isolato, ma il processo di rilascio di energia avviene attraverso una successione di terremoti (periodo sismico), e quindi attraverso una serie di fratture, nell'arco di un periodo di tempo che può essere anche molto lungo (mesi o anni), essendo in genere possibile distinguere il terremoto più violento (scossa principale) da altri che lo precedono o lo seguono pur se - in alcuni casi - con energie paragonabili.

Richter definì la magnitudo locale (Ml): correlata alla distanza dall'epicentro e all'ampiezza di registrazione (in genere delle onde S o P). In prima approssimazione si usa spesso la magnitudo durata (Md) correlata alla durata di registrazione.Va comunque sottolineato che per mezzo di una scala delle "intensità" si effettua unicamente, per diverse località, una operazione di classificazione (degli effetti prodotti da terremoti) che non può in alcun modo essere interpretata come operazione di misura. Infatti, con una qualsiasi scala di intensità (es. la MCS) gli effetti provocati dal terremoto vengono organizzati in una serie di quadri descrittivi tipici, a cui in generale si associa un numero che indica situazioni sempre più severe mano a mano che aumenta il suo valore.A tal fine è richiesto un doppio metodo di indagine a seconda che si tratti di località comprese nell'area di danneggiamento, in cui si osservano - da parte di operatori esperti che si recano nei posti - danni più o meno gravi su costruzioni e manufatti e modifiche nell'ambiente morfologico, ovvero di località comprese nell'area di risentimento, in cui gli effetti - ricostruibili attraverso interviste e questionari macrosismici - consistano esclusivamente nella reazione psicofisica delle persone e in movimenti particolari di oggetti (es. oscillazioni di lampadari e di piante, spostamento di mobili più o meno pesanti, ecc.).

Va altresì tenuto presente (per il fatto che un terremoto non è in genere un fenomeno isolato, ma fa parte di una successione di eventi che nel loro insieme descrivono l'evoluzione del processo di rilascio dell'energia) che risulta molto spesso difficile, solo sulla base delle descrizioni degli effetti, distinguere il contributo delle singole scosse del periodo sismico, per cui il risultato dello studio macrosismico è spesso limitato alla descrizione degli effetti cumulativi.Una simile difficoltà è presente per eventi recenti, quanto più ravvicinati nel tempo (es. le due violente scosse con epicentro nell’area di Colfiorito del 26.9.1997 alle ore 2,33 e alle ore 11,40), ma - ovviamente - è ancora più presente per la ricerca storica di effetti relativi a eventi dei secoli precedenti, e questo al di là della circostanza fortunata per il nostro Paese (rispetto ad altre aree geografiche anche più sismiche: es. California) in cui le antiche tradizioni culturali e la particolare situazione documentaria permettono di reperire un'ampia memoria per molti fenomeni sismici del passato.

Il quadro finale, con elenco delle località ordinate secondo la graduatoria di severità degli effetti e la conseguente distribuzione territoriale dei diversi valori delle intensità osservate ("piano quotato"), può essere poi a sua volta interpretato in termini di "isosiste", tracciando cioè delle curve (isolinee) che delimitano zone omogenee dal punto di vista dei valori delle intensità locali osservate.In generale si può affermare che, a meno di amplificazioni locali, le zone delimitate dalle isosiste di grado più elevato (area epicentrale) risentono prevalentemente degli effetti di sorgente (geometria e orientamento della superficie lungo cui si è propagata la frattura). Per le zone più esterne, per le quali le dimensioni della sorgente diventano sempre meno importanti rispetto alla distanza dalla sorgente stessa, sicché la propagazione dell'energia appare irradiata da un punto, la forma delle isosiste è invece determinata dall'orientamento e dal tipo delle strutture geologiche principali attraversate dalle onde sismiche.La modellazione, anche approssimativa, dell'area di risentimento è di fondamentale importanza, in quanto la superficie in km² di quest'area fornisce i riferimenti quantitativi per una stima delle reali dimensioni fisiche dell'evento ("equivalente macrosismico della magnitudo").

La "magnitudo" di un terremoto è una grandezza che si rapporta con la quantità di energia trasportata da un'onda sismica e viene calcolata sulla base di misure effettuate sul sismogramma (massima ampiezza di oscillazione e stima della distanza dall'epicentro di quella stazione sismografica).

Richter defini con magnitudo M=0 un terremoto che, a una distanza dall'epicentro di 100 Km della stazione di riferimento, genera una traccia sul sismogramma dell'ampiezza di 1 micron. Stabilì poi di attribuire la magnitudo M=1, M=2, ecc. a quel terremoto che, alla stessa distanza, causa un'ampiezza di oscillazione 10, 100, ecc. volte superiore a quella del terremotodi magnitudo M=0.

Intensità dei terremoti

L'intensità dei terremoti è valutata secondo la scala Richter (Charles Francis Richter 26/4/1900 - 30/9/1985) o la scala Mercalli (Giuseppe Mercalli 21/5/1850 - 19/3/1914) modificata. La prima fornisce una valutazione obiettiva (magnitudo) della quantità di energia liberata, mentre la seconda assegna un grado agli effetti sull'ambiente. Nel 1902 Mercalli propose la prima scala composta da 10 gradi, in seguito gli americani H.O. Wood e F. Neumann la modificarono aggiungendo 2 gradi al fine di adattarla alle consuetudini costruttive vigenti in California. Con il medesimo intento in Europa occidentale è in uso la scala MCS (Mercalli, Cancani, Sieberg), mentre in Europa orientale si utilizza la scala MKS (Medvedv, Karnik, Sponheuer). Quindi per un confronto reale dell'intensità dei terremoti, e non solo degli effetti, è stata introdotta la scala della magnitudo o Richter. Da notare che già il Cancani (1856-1904), aveva introdotto una gradazione non empirica, assegnando al 1° della omonima scala il valore di 2.5 mm/s², ed al 12° il valore di 10000 mm/s².

Scala RICHTER

Tale scala non ha divisioni in gradi, limiti inferiori, (se non strumentali) e superiori. La valutazione dell'energia liberata da un sisma è associata ad un indice, detto magnitudo, che si ottiene rapportando il logaritmo decimale dell'ampiezza massima di una scossa e il logaritmo di una scossa campione. Lo zero della scala equivale ad una energia liberata pari a 10⁵ Joule. Il massimo valore registrato, è stato di magnitudo 8.6 equivalente all'energia di 10¹⁸ J.

Scala MERCALLI

grado	scossa	descrizione
I	strumentale	non avvertito
II	leggerissima	avvertito solo da poche persone in quiete, gli oggetti sospesi esilmente possono oscillare
III	leggera	avvertito notevolmente da persone al chiuso, specie ai piani alti degli edifici; automobili ferme possono oscillare lievemente
IV	mediocre	avvertito da molti all'interno di un edificio in ore diurne, all'aperto da pochi; di notte alcuni vengono destati; automobili ferme oscillano notevolmente
V	forte	avvertito praticamente da tutti, molti destati nel sonno; crepe nei rivestimenti, oggetti rovesciati; a volte scuotimento di alberi e pali
VI	molto forte	avvertito da tutti, moltispaventati corrono all'aperto; spostamento di mobili pesanti, caduta di intonaco e danni ai comignoli; danni lievi
VII	fortissima	tutti fuggono all'aperto; danni trascurabili a edifici di buona progettazione e costruzione, da lievi a moderati per strutture ordinarie ben costruite; avvertito da persone alla guida di automobili
VIII	rovinosa	danni lievi a strutture antisismiche; crolli parziali in edifici ordinari; caduta di ciminiere, monumenti, colonne; ribaltamento di mobili pesanti; variazioni dell'acqua dei pozzi
IX	disastrosa	danni a strutture antisismiche; perdita di verticalità a strutture portanti ben progettate; edifici spostati rispetto alle fondazioni; fessurazione del suolo; rottura di cavi sotterranei
X	disastrosissima	distruzione della maggior parte delle strutture in muratura; notevole fessurazione del suolo; rotaie piegate; frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii
XI	catastrofica	poche strutture in muratura rimangono in piedi; distruzione di ponti; ampie fessure nel terreno; condutture sotterranee fuori uso; sprofondamenti e slittamenti del terreno in suoli molli
XII	grande catastrofe	danneggiamento totale; onde sulla superfice del suolo; distorsione delle linee di vista e di livello; oggetti lanciati in aria

●