Esercizi: I rischi di origine interna

Distingui tra pericolosità, esposizione e vulnerabilità nel contesto di un terremoto che colpisce una città.

Che cosa misura la scala Richter e che cosa misura la scala Mercalli? Indica una differenza fondamentale tra le due.

Cita tre misure di prevenzione sismica applicabili alla progettazione e alla costruzione degli edifici.

Definisci ipocentro ed epicentro di un terremoto e spiega perché i danni sono di solito massimi in prossimità dell'epicentro.

Cita tre effetti secondari di un terremoto, come la liquefazione, le frane o lo tsunami, e descrivi brevemente in che cosa consiste ciascuno.

Che cos'è uno tsunami e quali caratteristiche deve avere un terremoto per generarlo? Considera la sua magnitudo, la profondità del fuoco e la deformazione del fondale marino.

Distingui tra previsione, prevenzione e protezione di fronte ai terremoti, e fai un esempio di intervento per ciascun tipo.

In che cosa consiste la sorveglianza vulcanica? Cita tre parametri che vengono monitorati in un vulcano attivo e spiega che cosa può annunciare il cambiamento di ciascuno.

Il grafico mostra, in scala logaritmica, l'energia liberata da terremoti di magnitudo $5$ e $6$ (uno di magnitudo $6$ libera circa $30$ volte più energia di uno di magnitudo $5$). Indica dove si collocherebbe approssimativamente la barra di magnitudo $7$ (segnata con «?»), calcola quante volte più energia libera rispetto a quello di magnitudo $5$ e spiega il carattere logaritmico della scala.

Nell'eruzione del vulcano di La Palma del 2021 la lava distrusse molte abitazioni, ma le vittime furono pochissime. Metti in relazione questo risultato con la sorveglianza vulcanica e la pianificazione delle emergenze.

Uno stesso terremoto può causare danni molto diversi in due località poste alla stessa distanza dall'epicentro. Spiega il ruolo del tipo di terreno di fondazione e della qualità degli edifici.

Un terremoto di magnitudo $7$ libera circa $30$ volte più energia di uno di magnitudo $6$. Stima quante volte più energia libera rispetto a uno di magnitudo $4$ e spiega perché confrontare le magnitudo come se fossero quantità lineari induce in errore.

Che cos'è la liquefazione dei suoli, in quali tipi di terreno avviene e perché provoca cedimenti e ribaltamenti di edifici anche se correttamente costruiti?

I sistemi di allerta tsunami del Pacifico combinano reti sismiche con boe di pressione in mare aperto. Spiega che cosa misura ciascun elemento del sistema e perché il rilevamento in mare aperto avvisa prima che l'onda raggiunga la costa.

Che cos'è una mappa di microzonazione sismica e quale utilità ha per la pianificazione urbanistica e per la normativa edilizia di una città?

Confronta i rischi per la popolazione di un'eruzione effusiva, dominata da colate di lava, e di una esplosiva, con colonna eruttiva e flussi piroclastici. Quale richiede evacuazioni più ampie e rapide e perché?

Nella mappa di pericolosità sismica della penisola iberica, i valori di accelerazione sismica di base ($a_b$) superano $0,16\ g$ in zone di Granada, Murcia e Almería (Cordigliere Betiche), mentre sui Pirenei oscillano tra $0,08\ g$ e $0,12\ g$, benché entrambe le catene siano orogeni di collisione alpina.

1. a) Giustifica a partire dalla tettonica delle placche perché la convergenza obliqua e il sistema di faglie trascorrenti del sud-est della penisola contribuiscono, insieme al maggiore tasso di deformazione attuale, a una sismicità superficiale con periodo di ritorno minore (per terremoti di magnitudo confrontabile) e maggiore pericolosità rispetto all'accorciamento pirenaico.
2. b) Si progetta l'ampliamento di un comune nel bacino del Guadalentín: il settore A si trova su depositi alluvionali quaternari con falda freatica a $2,5\ \text{m}$ di profondità, e il settore B su un versante di calcari massivi ben consolidati. Valuta i rischi geotecnici derivanti dall'amplificazione delle onde e dalla liquefazione in entrambi i settori, e progetta una proposta motivata di pianificazione territoriale per collocare una caserma dei vigili del fuoco comprensoriale e un impianto sportivo scoperto.

La velocità di propagazione di uno tsunami in acque profonde risponde all'equazione $v = \sqrt{g \cdot h}$, dove $g = 9,8\ \text{m/s}^2$ e $h$ è la profondità marina. Si registra un sisma di magnitudo $M_w = 8,2$ con epicentro in una fossa oceanica ($h = 4\,000\ \text{m}$) situata a $360\ \text{km}$ da una costa la cui piattaforma continentale poco profonda ha una profondità media di $40\ \text{m}$.

1. a) Calcola il tempo stimato che il fronte d'onda impiegherà ad attraversare il bacino oceanico profondo e prevedi come varieranno la velocità, la lunghezza d'onda e l'altezza dell'onda penetrando nella piattaforma continentale poco profonda, giustificando il principio fisico di conservazione dell'energia coinvolto.
2. b) Se il meccanismo focale del terremoto rivelasse un movimento esclusivamente trascorrente orizzontale (faglia trascorrente) senza componente verticale, si dovrebbe mantenere l'allerta massima tsunami con lo stesso livello di gravità? Giustifica la tua risposta considerando il trasferimento di energia al volume d'acqua.

Una città di $50\,000$ abitanti si trova allo sbocco di una valle glaciale che drena il versante di uno stratovulcano andesitico di $4\,200\ \text{m}$ di altitudine con calotta di ghiaccio in cima. L'osservatorio vulcanologico rileva uno sciame sismico superficiale con tremore armonico sostenuto, un brusco aumento delle emissioni di $\text{SO}_2$ e un tasso di rigonfiamento superficiale di $3,5\ \text{cm/giorno}$ orientato verso la valle fluviale.

1. a) Se inizia un'eruzione esplosiva di tipo pliniano all'inizio della primavera (fase di disgelo), prevedi i due processi vulcanici che comportano maggiore letalità e distruzione immediata per la città, giustificandone traiettorie e velocità in funzione del rilievo e dei materiali disponibili.
2. b) Progetta un piano dinamico di zonazione per l'emergenza: determina quali aree del comune devono essere sottoposte a evacuazione immediata obbligatoria e quali a confinamento preventivo per dispersione di tefra, giustificando quali variabili meteorologiche e topografiche condizioneranno la delimitazione di ciascun settore.

Una città di $200\,000$ abitanti sorge su riporti sedimentari soffici a $15\ \text{km}$ da una faglia attiva.

1. a) Scomponi il suo rischio sismico in pericolosità, esposizione e vulnerabilità;
2. b) proponi due scenari di sisma e il loro effetto differenziato sul centro storico e sui quartieri nuovi;
3. c) stabilisci le priorità di tre misure, due strutturali e una di gestione, giustificando l'ordine scelto.

Nelle paludi di Doñana e nell'estuario del fiume Tinto sono stati individuati livelli decimetrici di sabbie marine con fauna bioclastica marina intercalati caoticamente in sequenze limose fluviali tranquille, datati al III secolo a.C. e al novembre del 1755.

1. a) Giustifica l'origine sedimentaria di questi depositi (tsunamiti) e interpreta il quadro geodinamico regionale del golfo di Cadice (convergenza di placche e strutture come il Banco di Gorringe o la faglia del Marchese di Pombal) che spiega la ricorrenza di questi eventi a bassa frequenza e altissima energia.
2. b) Analizza l'evoluzione del rischio sui litorali di Huelva e Cadice confrontando il 1755 con il presente: argomenta quale dei fattori dell'equazione del rischio ($R = P \cdot E \cdot V$) è cresciuto di più con lo sviluppo urbano e turistico moderno, e confuta con argomenti geologici e oceanografici la proposta di costruire un muro costiero di $2,5\ \text{m}$ di altezza come unica misura di protezione.

Lo studio paleosismico mediante trincee su una faglia attiva rivela che gli ultimi quattro grandi terremoti ($M_w \approx 6,9$) sono avvenuti 780, 590, 395 e 190 anni fa. Le stazioni GNSS registrano un tasso di deformazione tettonica continua di $3,0\ \text{mm/anno}$, e non si è verificato alcun sisma di magnitudo superiore a $4,0$ negli ultimi 190 anni.

1. a) Interpreta questi dati mediante il modello del rimbalzo elastico e calcola il deficit di spostamento accumulato sulla faglia. Giustifica perché questo tratto può essere definito una «lacuna sismica» (seismic gap) e argomenta perché questo metodo permette previsioni probabilistiche a medio termine ma non una previsione deterministica esatta (giorno e ora).
2. b) Dopo la registrazione di uno sciame di microsismi ($M < 2,0$), un messaggio virale assicura che «il grande terremoto avverrà questo fine settimana». Progetta una strategia di comunicazione tecnica da parte della Protezione Civile che smentisca la previsione senza scoraggiare la cultura della prevenzione, e spiega in che cosa consiste un vero sistema di allerta sismica precoce basato sulle onde P e S e qual è la sua finestra utile di risposta.

Durante un'eruzione basaltica fissurale in un'isola vulcanica con rilievo accentuato, come quella di La Palma nel 2021, i centri eruttivi espellono simultaneamente piroclasti da caduta, ceneri e colate laviche a più di $1\,050\ ^\circ\text{C}$ su versanti urbanizzati e coltivati con pendenze del $15\,\%$.

1. a) Spiega la relazione tra la viscosità del magma basaltico, il gradiente topografico e la formazione di tubi lavici, deducendo come la formazione di questi tubi influisca sulla perdita di calore della colata e sulla portata dei danni alle infrastrutture distali.
2. b) Un comitato di quartiere propone due misure di emergenza contro la lingua di lava: raffreddare il fronte attivo con manichette di acqua marina per fermarlo e scavare fossati trasversali sul pendio per deviare il flusso. Giustifica l'inattuabilità fisica di entrambe le misure in questo scenario a partire dalla capacità termica, dalla portata e dalla massa del flusso lavico, e concludi quali tipi di misure di gestione territoriale sono prioritarie e più affidabili di fronte a questo pericolo.

Due terremoti di magnitudo $M_w = 7,0$ si producono in un margine continentale attivo con subduzione di litosfera oceanica sotto litosfera continentale. Il sisma A si origina a $12\ \text{km}$ di profondità nella placca superiore, in prossimità della fossa oceanica, mentre il sisma B avviene a $250\ \text{km}$ di profondità nel piano di Benioff-Wadati.

1. a) Confronta le mappe di isosisme attese per i due eventi: prevedi e giustifica quale dei due registrerà un'intensità massima (EMS-98) molto più distruttiva all'epicentro ma concentrata in un'area ridotta, e quale produrrà intensità moderate avvertite in un raggio di centinaia di chilometri, applicando i concetti di attenuazione geometrica e intrinseca.
2. b) Se la placca oceanica subduce verso est con un'inclinazione media di $45^\circ$, prevedi la posizione geografica dell'epicentro del sisma B rispetto a quello del sisma A e alla fossa oceanica, e progetta una direttiva di zonazione costruttiva per il territorio che metta in relazione la profondità del fuoco con i requisiti di resistenza sismica richiesti da ovest a est.

Sfida del tema. Come giovane consulente geologo, elabora una breve relazione tecnica ($1$-$2$ pagine) che valuti la dinamica litosferica e la pericolosità sismica nel sud-est della penisola.

1. Raccolta di dati reali: Accedi al visualizzatore dei terremoti dell'Instituto Geográfico Nacional (IGN) e raccogli in una tabella gli ultimi $10$ sismi di magnitudo superiore a $2,0$ nella Cordigliera Betica o nel Mar di Alboran, annotando magnitudo (con il tipo di scala indicato dall'IGN, ad es. $mbLg$ o $M_w$), profondità in km e coordinate, e indica la data di consultazione.

2. Quadro tettonico e ciclo di Wilson: Metti in relazione la distribuzione di questi epicentri con il limite tra le placche Eurasiatica e Africana. Giustifica in modo motivato in quale fase del ciclo di Wilson si trova questo settore e quale regime di sforzi tettonici predomina (compressione, distensione o taglio).

3. Deformazione e gestione del rischio: Deduci quale tipo di deformazioni fragili (faglie inverse, normali o trascorrenti) originano questi sismi e proponi due misure specifiche e praticabili di prevenzione e mitigazione del rischio sismico per i comuni interessati.

Verrà valutato:

• Estrazione rigorosa e tabulazione chiara dei dati sismici dell'IGN.

• Integrazione coerente del contesto delle placche, degli sforzi e della fase del ciclo di Wilson.

• Identificazione precisa delle strutture di deformazione e praticabilità delle misure di mitigazione proposte.