Ma l’Early Warning dei terremoti è una cosa seria!

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Recentemente si è fatto un gran parlare nei media italiani di un dispositivo a basso costo, pubblicizzato sulle reti di un’importante piattaforma televisiva, che offriva una soluzione domestica per la protezione personale durante un terremoto, emettendo un segnale sonoro di allarme, all’arrivo  delle onde primarie del terremoto (onde P).
Queste onde hanno normalmente un’ampiezza minore rispetto alle onde secondarie (onde S), che arrivano successivamente ma a cui è associato il danneggiamento delle strutture.
In altre parole, lo strumento realizzerebbe un EarlyWarning sismico, lanciando un’allerta prima dell’arrivo del moto forte del suolo associato al terremoto.
Le traduzioni di Early Warning nella nostra lingua sono “allarme sismico preventivo” o “allerta precoce”, talmente meno affascinanti ed esotiche, che si preferisce generalmente la sua definizione nella lingua di Albione.
Il temine “Early Warning” è per altro utilizzato oltre che in Sismologia, in altri campi da quello militare, per i sistemi anti-missile, a quello economico per la previsione di crisi finanziarie fino a quello medico, molto recente, per l’identificazione in anticipo della propagazione virale di malattie infettive.
Sulla pubblicità e sulla reale efficacia dello strumento sono piovute critiche severe da parte degli addetti ai lavori (vedi ad esempio articoli e commenti di A. Amato [1] e M. Mucciarelli [2]), e finanche la segnalazione del Dipartimento della Protezione Civile all'Autorità Garante della Concorrenza e del Mercato (Antitrust) per la potenziale ingannevolezza del messaggio pubblicitario [3] che non fornirebbe le informazioni complete circa la reale efficacia dello strumento in caso di evento sismico che accada sul territorio nazionale.

E’ singolare tuttavia, che le critiche dei sismologi e in particolare la segnalazione della Protezione Civile all’Antitrust non riguardino le caratteristiche tecniche dello strumento e le sue presunte prestazioni ma, piuttosto la fattibilità dell’Early Warning sul nostro territorio, licenziando la metodologia come inutile e inefficace per la mitigazione del rischio sismico in Italia.
L’Early Warning è una metodologia scientifica rigorosa che si sviluppa e sperimenta da almeno due decenni in varie parti del mondo, anche nel nostro paese.  
Le maggiori associazioni scientifiche internazionali di Geofisica e Scienze della Terra (AGU, American Geophysical Union; EGU European Geophysical Union; IASPEI, International Association of Seismology and Physics of the Earth Interior) dedicano una sessione sui metodi e le applicazioni dell’Early Warning nei loro congressi annuali da circa un decennio.
Il Giappone ha avviato nel 2008 l’Early Warning Broadcast, cioè la diffusione capillare mediante mass-media del messaggio di allerta istantaneo oltre che promuovere campagne di educazione ed informazione alla  popolazione. In Giappone l’uso dell’Early Warning è disciplinato da un’apposita normativa , che definisce l’ente preposto alla diffusione dell’allerta, la Japan Meteorological Agency, le responsabilità legali circa l’uso corretto e non corretto dell’allerta e gli standard di qualità che devono soddisfare i dispositivi e le metodologie utilizzati per la disseminazione dell’allerta preventiva.
Negli Stati Uniti , l’Early Warning  è in fase di sperimentazione in California da circa tre anni, attraverso la rete sismica integrata CISN. L’USGS, il Servizio Geologico che ha il compito del monitoraggio sismico a scala nazionale, ha lanciato il progetto “Shake Alert” [4]. In collaborazione con un consorzio di partner universitari, il progetto ha come obiettivo la verifica e la sperimentazione dell’Early Warning negli stati lungo la costa occidentale, minacciati dai terremoti che possono generarsi lungo la famigerata faglia di San Andreas o, più a nord, nella zona di subduzione della Cascadia.

Figura 1. Distribuzione geografica dei sistemi di Early Warning nel mondo. Con i diversi colori sono indicati i Paesi nei quali il sistema di alerta è operativo in tempo-reale (nero), in fase di sperimentazione (rosa) e in fase di progettazione ed implementazione (grigio). La mappa riproduce la variazione della pericolosità sismica a scala planetaria, espressa dal livello di accelerazione che ha una probabilità del 10% di essere superato in 50 anni.

Infine, l’Europa ha finanziato nell’ultimo decennio due progetti in successione, SAFER [5] e REAKT [6], con l’obiettivo di sviluppare e sperimentare l’Early Warning nelle principali zone sismiche dell’area Euro-Mediterranea. Nell’ambito di questi progetti è stato implementato in Italia Meridionale ed è in funzione per scopi di ricerca, un prototipo di sistema di Early Warning, chiamato PRESTo [7], sviluppato dai ricercatori del Laboratorio di Sismologia del Dipartimento di Fisica dell’Università di Napoli Federico II [8].
L’obiezione principale che viene mossa all’ Early Warning  è che, considerata la distribuzione della sismicità rispetto a quella dei centri abitati, durante un terremoto il tempo a disposizione per mettersi in sicurezza dopo l’allarme sarebbe estremamente breve (qualche secondo o decina di secondi), quindi praticamente inutile per compiere qualsiasi azione di protezione personale. Inoltre, la sua sperimentazione e implementazione in Italia aprirebbe una questione di responsabilità legale in caso di falso o mancato allarme, responsabilità che in Italia non è disciplinata dalla legge. Su questo aspetto, non ha certo contribuito a fare chiarezza sul ruolo e le responsabilità di scienziati, Protezione Civile e amministratori pubblici, il processo dell’Aquila ai Sismologi della Commissione Grandi Rischi, accusati e poi prosciolti in secondo grado di giudizio, dall’accusa di errata comunicazione del rischio durante la crisi sismica che è culminata col terremoto distruttivo del 6 Aprile 2009.

Poco tempo per mettersi in sicurezza?

Gli specialisti dell’Early Warning quantificano questo tempo (in gergo tecnico: lead-time) come la differenza tra il tempo di arrivo delle onde sismiche S (le onde a più grossa ampiezza e capaci di produrre danni) ed il tempo a cui viene lanciato l’allarme. Quest’ultimo dipende a sua volta dal tempo di arrivo delle onde P al sistema di rilevazione, che può essere costituito da una rete di sensori posti in prossimità della sorgente (sistema di Early Warning regionale) o del sito da proteggere (sistema di Early Warning in-situ). Dato che le onde S viaggiano a una velocità di circa la metà delle onde P nella crosta terrestre, il lead-time dipende dalla distanza del sito di interesse dall’ipocentro del terremoto. Nei sistemi in-situ il lead-time è dato direttamente dalla differenza tra le onde S e le onde P al sito di misura, mentre nei sistemi regionali , esso è dato dalla differenza tra il tempo di arrivo dell’onda S al sito di misura e l’arrivo dell’onda P alle stazioni in prossimità della sorgente. Per questo motivo i sistemi di Early Warning in-situ sono estremamente rapidi nel rilascio dell’allerta e sono preferibili per i siti a piccola distanza dalla sorgente. I sistemi di Early Warning regionali invece producono lead-time più grandi e sono preferibili per siti posti a grandi distanze dalla sorgente. 

Figura 2. Rappresentazione schematica del principio di funzionamento di un sistema di Early Warning regionale (in alto) e in-situ (in basso). In entrambi i casi il lead-time dipende dalla distanza tra la sorgente sismica e la struttura o il sito da proteggere.  Nei sistemi regionali, l’allerta è basata sulla predizione del livello di scuotimento massimo atteso ottenuto mediante leggi empiriche di attenuazione delle onde conoscendo la distanza dal terremoto e la sua magnitudo. Nei sistemi in-situ, lo scuotimento atteso viene stimato attraverso misure di ampiezza/frequenza del primo segnale P alle stazioni in prossimità del sito da proteggere.

A un lead-time nullo corrisponde un’allerta contemporanea all’arrivo della prima onda S. L’area entro cui il lead-time è zero o negativo è definita “zona cieca” (blind-zone), e rappresenta la zona  in cui l’allerta è inefficace.
L’analisi della pericolosità sismica, basata sui cataloghi storici dei terremoti in Italia, indica che la magnitudo massima attesa per un terremoto distruttivo che ha origine nelle regioni a rischio sismico più elevato del Paese è 7-7.5. Le tristi esperienze dei terremoti di Colfiorito nel 1997 e de L’Aquila del 2009, ci mostrano purtroppo che anche eventi di magnitudo moderata (M circa 6.0 - 6.5) possono produrre danni ingenti e vittime nella popolazione esposta al rischio sismico.
L’area di danneggiamento di un sisma dipende primariamente dalla magnitudo dell’evento, ma anche da altri fattori legati a fenomeni di propagazione ed amplificazione al sito delle onde sismiche. Per i terremoti de L’Aquila del 2009 e Colfiorito del 1997, di magnitudo M 6.3 e 6.0 rispettivamente, i danni più importanti sono stati osservati entro un’area di raggio circa 40-50 km nell’intorno dell’epicentro del terremoto (intensità macrosismiche maggiori del VII grado della scala Mercalli-Cancani-Sieberg). Nel caso del più forte terremoto dell’Irpinia del 1980 (M 6.9) l’area di danneggiamento è risultata avere una estensione decisamente più ampia (raggio di circa 100 km).

Come funziona l'allarme precose

Ipotizzando una rete densa di stazioni, quale quella attuale sul territorio italiano[9], calcoli teorici del lead-time[10], indicano che per queste due categorie di eventi, M 6 e M 7, l’allerta di un sistema di Early Warningin-situ/regionale, raggiungerebbe gli abitanti delle aree maggiormente esposte ai danni del terremoto circa 5-6 sec dopo il tempo origine dell’evento, includendo anche il ritardo richiesto dall’elaborazione e analisi automatica dei segnali sismici in tempo reale, con una zona-cieca di raggio pari a 10-20 km intorno all’epicentro.   Considerando l’area del danneggiamento osservato in seguito al terremoto de L’Aquila, il lead-time teorico sarebbe pertanto positivo (tra circa 3 e 8 sec) in una vasta area compresa all’interno della zona in cui sono state rilevati i maggiori danneggiamenti. 
Nel caso del terremoto dell’Irpinia del 1980, l’area di danneggiamento  è stata più ampia (circa 100 km di distanza dall’epicentro). Di conseguenza la regione che avrebbe potuto beneficiare di un lead-time positivo sarebbe anch’essa più vasta, con tempi disponibili per mettersi in sicurezza, compresi tra 3 e 20 secondi.
Il tempo utile per misure precauzionali è però, probabilmente maggiore di quello indicato dai calcoli teorici perchè raramente i livelli massimi di accelerazione/velocità del moto del suolo e potenzialmente generatori di danni sono associati ai primi arrivi delle onde S. Inoltre il cedimento degli elementi non strutturali o i crolli parziali/totali degli edifici non sono istantanei e contemporanei al primo arrivo delle onde S ed anche in questo caso il tempo utile potrebbe essere maggiore di quello stimato teoricamente.
Ma quanto è utile ricevere un’allerta qualche secondo o qualche decina di secondi in anticipo, rispetto all’arrivo delle onde sismiche potenzialmente distruttive?
Per rispondere a questa domanda, bisognerebbe analizzare tutte le possibili azioni automatiche o individuali che possono essere intraprese in tempi così limitati stando in casa, per strada o nel luogo di lavoro. In un rapporto realizzato qualche anno fa da J. Goltz, specialista nella Gestione dei Disastri e membro dell’Ufficio Emergenze del Governatorato della California, venivano passate in rassegna tutte le possibili applicazioni dell’Early Warning ed azioni di mitigazione del rischio sismico.
In questa analisi sono stati considerati i settori dell’Educazione, della Sanità, delle Agenzie di Stato e Locali per l’emergenza post-sisma, dei Servizi di trasporti e le Reti per l’erogazione di elettricità e gas.
Il rapporto conclude che l’Early Warning è fattibile in California, previa la realizzazione di un sistema robusto di elaborazione e trasmissione dei dati in tempo reale e la definizione e sperimentazione pilota di un protocollo scientifico per la validazione e la diffusione del messaggio di allerta ai potenziali utilizzatori. Nel rapporto viene infine fornito un elenco di azioni possibili in seguito ad un Early Warning per ciascuno dei settori considerati e nel lasso di tempo utile. Tra queste, l’interruzione automatica dell’erogazione di energia elettrica/gas per la prevenzione di incendi, l’interruzione di interventi in sale operatorie, l’arresto di trasporti di materiali pericolosi in industrie chimiche o nei cantieri edili, l’attivazione di sistemi semi-automatici di protezione degli edifici, il controllo del traffico aereo, autostradale e ferroviario, l’attivazione degli interventi di emergenza da parte dei vigili del fuoco, una serie di azioni di protezione individuale a casa, nelle scuole, negli edifici pubblici.


Figura 3. Intensità macrosismica (effetti del terremoto osservati) e “lead-time” per il terremoto dell’Irpinia del 1980 (M 6.9) (da Picozzi et al., 2014). I lead-time sono stati simulati supponendo l’esistenza di un sistema di Early Warning basato su una Rete Accelerometrica Nazionale con la configurazione attuale ed operante in tempo-reale. L’intensità macrosismica per ciascuno dei Comuni in cui essa è stata rilevata, ed è rappresentata secondo la scala Mercalli-Cancani-Sieberg con i colori più scuri (arancione/rosso/marrone) associati ai livelli per cui sono stati osservati danni significativi alle abitazioni. Il cerchio più interno indica la Blind Zone (BZ), l’area entro cui l’allerta è emessa successivamente all’arrivo delle onde S, le più distruttive durante un terremoto. La figura mostra che un gran numero di Comuni ricadrebbe nelle aree a lead-time positivo, e per un numero consistente di essi sarebbero disponibili dai 5 ai 20 secondi per effettuare azioni automatiche o individuali di messa in sicurezza di persone o impianti.

Una tipica obiezione è che alcuni secondi di pre-allerta sarebbero pochi e insufficienti per l’evacuazione di interi quartieri di città popolate esposte al sisma. E’ bene però far presente che oggigiorno, senza nessun tipo d’informazione disponibile in tempo reale circa sull’occorrenza di un terremoto, i tempi di reazione nella popolazione sono probabilmente molto lunghi (minuti?). Al contrario, con solo pochi secondi di anticipo rispetto all’arrivo delle onde di ampiezza più importante, le persone potrebbero mettersi al riparo in una zona sicura della propria abitazione o all’esterno di essa. Ad esempio, il protocollo attuale per la sicurezza nelle scuole in occasione di incendi e terremoti prevede che l’evento disastroso sia riconosciuto dal personale presente nella scuola e che il responsabile allerti studenti e professori attraverso il suono di una campanella. Collegare in automatico la sirena in una scuola ad un sistema di early warning consentirebbe di anticipare le azioni di protezione degli allievi sotto i banchi, oltre che le operazioni di evacuazione dalle classi.

Il progetto REAKT, ha portato alla sperimentazione del primo prototipo europeo di un sistema di Early Warning

Un istruttivo esempio dell’utilizzo dell’Early Warning nelle scuole è dato dall’esperimento realizzato da studenti docenti dell'istituto tecnico industriale ITIS “Ettore Majorana” di Somma Vesuviana, in provincia di Napoli. La collaborazione tra i ricercatori dell'Università di Napoli e la scuola, resa possibile dal progetto REAKT, ha portato alla realizzazione e alla sperimentazione del primo prototipo europeo di attuatore di un sistema di Early Warning per le scuole. Per la simulazione, durante il normale svolgimento delle lezioni, è stato inviato dal centro di controllo di Napoli al dispositivo attuatore, un segnale di allarme, come se fosse davvero in atto un terremoto.
Al suono della “Sentinella” (cosi si chiama il dispositivo attuatore) i ragazzi e i docenti in aula hanno riconosciuto l’imminente arrivo dell’evento sismico ed avviato le procedure di emergenza. In pochi secondi i ragazzi hanno trovato riparo sotto i banchi, i docenti indossato il caschetto protettivo e si sono posizionati sotto l'arco della porta, restando in sicurezza  per tutta la durata dell'evento sismico simulato. Un secondo, e diverso, segnale sonoro ha avvisato poi della fine del terremoto e ha dato inizio all’evacuazione dell’aula prevista dal regolamento di istituto[11].
Inoltre, un aspetto molto sottovalutato è che l’Early Warning può risultare utile per ridurre l’effetto-panico in quelle zone in cui, sebbene risentito, lo scuotimento del sisma non produce danni sensibili alle abitazioni. La popolazione di queste aree potrebbe essere utilmente allertata circa l’occorrenza di un terremoto forte ma distante e rassicurata circa gli effetti minori del sisma al proprio sito.

Early Warning: gestione, comunicazione del rischio sismico e responsabilità legali dell’allerta

In Italia, la gestione dell’emergenza e la prevenzione di fenomeni sismici sono responsabilità del Dipartimento della Protezione Civile Nazionale (DPC), organo della Presidenza del Consiglio dei Ministri che si avvale della consulenza della Commissione Grandi Rischi, composta da esperti nei settori della sismologia, geologia e dell’ingegneria sismica. Il DPC segue da alcuni anni lo sviluppo della ricerca scientifica nel settore dell’Early Warning e ha partecipato, con suoi funzionari, ai progetti di ricerca nazionali ed europei su questa problematica.  L’implementazione di un sistema di Early Warning a scala nazionale non rientra, tuttavia, tra le priorità nel piano di prevenzione del rischio sismico a breve e medio termine del nostro Paese. Siamo, di fatto, lontani da una sperimentazione operativa dell’Early Warning, che richiederebbe un adeguamento tecnologico sostanziale delle reti sismiche che operano in Italia.
Nella sua segnalazione all’Antitrust, il Dipartimento della Protezione Civile dichiara che “una vera mitigazione del rischio sismico può essere perseguita seriamente attraverso una matura conoscenza del territorio, una consapevolezza dei comportamenti di auto-protezione da adottare sia quotidianamente che in situazioni di emergenza, la diffusione dei piani di emergenza alla popolazione, la messa in sicurezza degli edifici". Tra le azioni elencate non c’è , quindi, l’Early Warning sismico, il cui messaggio, veicolato al grande pubblico è ritenuto fuorviante dalla Protezione Civile, indicando una soluzione inefficace ed inaffidabile, al problema della mitigazione dei danni causati dai terremoti.
Tuttavia l’ Early Warning non si sostituisce alle azioni prioritarie suggerite dalla Protezione Civile ma, piuttosto le integra, promuovendo azioni automatiche o individuali, volte a limitare danni, ferimenti e perdite dovute agli effetti collaterali di un sisma.
Il messaggio di allerta ricevuto da un abitante di un edificio che collassa totalmente durante il terremoto, potrebbe non consentirgli di mettersi in salvo. Se la sua abitazione fosse invece capace di resistere al terremoto, l’allerta preventiva potrebbe consentirgli di mettersi al sicuro dal cedimento di elementi non-strutturali [12], dalla frattura dei vetri delle finestre, dalla caduta di oggetti o mobili. Ma, come descritto sopra, molteplici sono le azioni di tipo automatico che possono essere effettuate e che riguardano gli impianti industriali, le reti di erogazione di elettricità e gas, le reti di trasporto, ecc.
Indubbiamente, l’attuazione di misure protettive in seguito ad un Early Warning  richiede una preparazione ed addestramento specifico della popolazione. Per ciò che riguarda l’educazione comportamentale durante un terremoto, il Giappone ci insegna che una popolazione addestrata a ricevere un segnale di allerta preventiva ed a comportarsi di conseguenza, è anche maggiormente informata sul rischio dei terremoti ed è particolarmente sensibile alle iniziative per la protezione e la messa in sicurezza degli edifici in cui risiede o lavora. Negli edifici pubblici (scuole, università, ospedali, ..) esistono già protocolli e misure codificate da adottare per la sicurezza del personale e dell’utenza, in particolare in caso di incendio e terremoti. In questi casi il sistema di allerta immediata dovrà integrarsi con le procedure ed i dispositivi di allarme esistenti, consentendo agli utenti di reagire e proteggersi in un tempo molto più rapido di quello attualmente perduto per riconoscere e fronteggiare l’emergenza sismica in corso.
La questione più delicata è senza dubbio quella che riguarda la responsabilità legale dell’Early Warning che, quando l’allerta è diffusa ad una vasta popolazione, può diventare una problematica di ordine pubblico, per il numero di abitanti che essa coinvolge e per la necessità di tutelare la loro sicurezza.
Essendo l’EW basato su misure sperimentali affette da incertezze, la probabilità di incorrere in falsi allarmi [13], oppure in mancati allarmi [14] non è nulla.
La dichiarazione di allerta di un sistema di Early Warning è basata sull’elaborazione di pochi secondi di segnale ad un numero limitato di sensori, per cui la probabilità di falso/mancato allarme dipende dalla rapidità con cui viene dichiarato l’allerta, e la sua riduzione può avvenire solo a spese di un maggior tempo necessario ad acquisire maggiori informazioni sull’evento in corso. Ottimizzare la misura e la modellazione di parametri del moto del suolo in tempo reale, allo scopo di ridurre il numero di falsi e mancati allarmi è la sfida attuale della ricerca scientifica sui sistemi di Early Warning di nuova generazione. Sono tuttavia molteplici le problematiche di carattere legale e sociale che derivano dall’uso di un sistema automatico di decisione in caso di emergenza sismica con probabilità non nulla di falso e mancato allarme. A chi va attribuita la responsabilità di un falso allarme prodotto da una dispositivo elettronico senza l’intervento umano nella decisione? E nel caso di un mancato allarme? Quale autorità certifica per legge la qualità e lo standard del sistema di Early Warning? Poiché il segnale di allerta dev’essere diffuso mediante molteplici mezzi di  comunicazione come si definiscono le responsabilità nella catena che va dalla misura scientifica, alla decisione, alla diffusione dell’allerta e all’attuazione di misure di prevenzione?

Il sistema giapponese

In Giappone, queste questioni sono state affrontate e regolamentate in un apposito dispositivo di legge (Meteorological Service Law) [15] che prescrive le modalità di diffusione al pubblico delle informazioni e delle osservazioni che riguardano i fenomeni meteorologici, sismici, vulcanici ed oceanografici. Per ciò che riguarda i sistemi di allerta automatica la legge definisce le responsabilità per il rilascio e la diffusione dell’allerta della Japan Meteorological Agency ed altre organizzazioni che sono preposte all’invio immediato dei messaggi di Early Warning alla popolazione. Inoltre stabilisce le caratteristiche standard e le certificazioni dei metodi/tecnologie a cui devono attenersi i fornitori del servizio di Early Warning, in particolare nella previsione dell’intensità macrosismica attesa (quantità che misura l’effetto ed i danni dei terremoti) e del tempo di arrivo delle onde di massima ampiezza. In Giappone, infatti l’allerta diramata per i terremoti dalla JMA include la magnitudo e la localizzazione dell’evento in corso, mentre non rientra nei compiti dell’agenzia nazionale la previsione degli effetti di danneggiamento e del tempo di arrivo delle onde potenzialmente distruttive.

Il pregiudizio nei confronti di una seria sperimentazione nel nostro paese di un sistema di Early Warning sismico a scala nazionale è ingiustificato ed è in controtendenza rispetto alle scelte fatte in questa materia da Paesi come il Giappone e gli Stati Uniti dove la gestione e la valutazione del rischio dai terremoti è all’ordine del giorno. L’implementazione di un sistema rapido ed avanzato di allerta sismica a scala nazionale e le azioni di mitigazione del rischio di medio e lungo termine intraprese dalla Protezione Civile non sono in antitesi, ma al contrario,  la riduzione della vulnerabilità  degli edifici e l’educazione al comportamento individuale e collettivo durante un’emergenza sismica sono requisiti essenziali per l’azione efficace di un’allerta sismica immediata.

Note
[1] A. Amato, Prevenire o scappare? , Scienza in Rete, http://www.scienzainrete.it/contenuto/articolo/alessandro-amato/terremot...
[2] M. Mucciarelli, Blog Terremoti, sismologia ed altre sciocchezze, Regalatevi 99 € di vera prevenzione antisismica http://tersiscio.blogspot.it/2014/12/regalatevi-99-di-vera-prevenzione.html
[3] DPC, Ipotesi di pubblicità ingannevole per un dispositivo di allarme sismico: il Dipartimento della Protezione Civile scrive all’AGCM, ilgiornaledellaprotezionecivile.it, http://www.ilgiornaledellaprotezionecivile.it/?pg=1&idart=14340&idcat=1
[4] http://www.shakealert.org/
[5] http://www.saferproject.net/
[6] http://www.reaktproject.eu/
[7] http://www.prestoews.org/
[8] http://www.rissclab.unina.it/en/
[9] L’inter-distanza tra le stazioni è di circa 20 km nelle zone sismo-genetiche (Picozzi et al., 2014)
[10] Picozzi M.,Zollo A., Brondi P., Colombelli S., Elia L. and Martino C. , 2014, Exploring the Feasibility of a Nation-Wide Earthquake 1 Early Warning System in Italy, Journal of Geophysical Research
[11] Il video della simulazione è disponibile al seguente link: https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=I0-F0wEnjK8
[12] Gli elementi non-strutturali di un edificio sono, ad esempio, gli impianti elettrici/idraulici, controsoffitti, tamponature, tramezzature, facciate, scaffalature permanenti o mobili, ecc.
[13] la dichiarazione di allerta per un evento sismico che non produce danni sensibili o che non accade del tutto
[14] l’assenza di allerta in caso di evento sismico disastroso
[15] Meteorological Service Act, http://www.japaneselawtranslation.go.jp/law/detail_main?re=01&vm=02&id=1...

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Commenti

ritratto di Alessandro Amato

Sono d’accordo con quanto scrive Aldo Zollo sull’utilità dei sistemi di Early Warning (EW) sismico e sulla necessità di svilupparli in Italia. Nel mio intervento non ne parlavo perché mi ero limitato a commentare sull’avvisatore locale, non sui sistemi di EW regionali di cui Zollo parla nel suo intervento (Irpinia, Giappone). Le due cose non vanno confuse. In particolare in Italia, dove i tempi di risposta sono di pochi secondi, è importante essere in grado di rilevare l’accadimento di un terremoto nel più breve tempo possibile per mandare un allarme nella zona da proteggere che deve essere, come spiega Zollo, abbastanza lontana e fuori dalla “blind zone”. Quindi ci vogliono sismometri vicinissimi alle faglie che decidiamo di monitorare e lontani dalla zona che vogliamo proteggere.

 Si tenga presente che per il terremoto del 2011 in Giappone il tempo trascorso tra il terremoto e la prima rilevazione dell’onda P, da parte del sistema di EW regionale, è stato di 21 secondi (perché il terremoto era nell’oceano) e da questo momento al primo allarme sono trascorsi altri 8.6 secondi (si veda http://seismo.berkeley.edu/~rallen/research/WarningsInJapan/ ).

Per migliorare questa prestazione (che comunque è molto buona) bisogna avvicinare gli strumenti alle aree sorgente dei grandi terremoti (cosa che i giapponesi stanno facendo con grandi investimenti per strumentare il fondale oceanico) e ridurre ulteriormente il tempo di calcolo per il primo allarme (che comunque non potrà scendere molto al di sotto di quei 9 secondi).

 Il mio intervento riguardava, come detto sopra, il sistema di avviso in situ che ha tempi di reazione più lunghi e quindi tempi di avviso decisamente più corti (per il fatto che deve attendere l’arrivo in situ dell’onda P riducendo sensibilmente il margine di preavviso). Sbagliato a mio avviso far credere che si possa fare più di quanto sia realisticamente nelle nostre possibilità. Dire, per pubblicizzare lo strumento, (http://corriereinnovazione.corriere.it/tech/2015/17-gennaio-2015/allarme... ) che le onde S arrivano fino a 60 secondi dopo il terremoto, è corretto (anche più di 60, ma a quel punto saremmo così lontani dall’epicentro che non ce ne importerebbe nulla), ma fuorviante per l’Italia e per la stragrande maggioranza dei terremoti che causano danni nel nostro paese. Nelle aree più lontane danneggiate dai terremoti più grandi, infatti, un’onda P impiega ~15 secondi, un’onda S ~27, la differenza è 12s (a 100 km dall’epicentro), mentre nella maggior parte dei casi (incluso L’Aquila 2009) questa differenza resta sotto i 5s. Con i sistemi di EW regionali possiamo guadagnare parecchi, preziosi secondi. A valle di un sistema di EW regionale potrebbe innestarsi poi un EW in situ, ma senza il primo il secondo rischia di essere poco utile se non controproducente.

 Un’ultima considerazione: se non si accompagna un EW con delle informazioni chiare sui comportamenti da tenere e con azioni automatiche di protezione, si rischia di generare un panico ingiustificato che potrebbe essere più dannoso del terremoto stesso.

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Canaletto e Bellotto: pittori o geometri?

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Canaletto, Campo Santi Giovanni e Paolo, 1738 circa.

Dovendo scegliere tra un pittore e un topografo, a chi affidereste il compito di rappresentare realisticamente ed efficacemente un determinato paesaggio, urbano o rurale? Ipotizziamo che decidiate di affidare il lavoro a un artista con cui pattuite l’esecuzione di un dipinto a olio su tela. E se l’artista che avete incaricato facesse uso di mezzi tecnici, ad esempio di apparecchiature ottiche, in un certo senso invadendo il campo e appropriandosi dei trucchi del mestiere e delle competenze della concorrenza? Denuncereste la violazione del patto - non scritto - che ha stipulato con voi e lo giudichereste un artista che bara o addirittura un artista dimezzato?

È questo il dubbio che devono essersi posti, già nella prima metà del Settecento, Antonio Canal, detto Canaletto e suo nipote Bernardo Bellotto (pure lui per un certo periodo noto come Canaletto, diciamo per mere ragioni di marketing). I due, infatti, il primo essendo maestro del secondo, fecero ampio e documentato uso di un’apparecchiatura ottica nota come camera obscura senza peraltro mai molto sbandierare questo loro “segreto industriale”: la utilizzarono costantemente come sussidio per tracciare con sicurezza le linee portanti dei volumi dei loro dipinti e le sagome dei monumenti e degli edifici che hanno rappresentato negli affascinanti dipinti a olio presenti in musei, gallerie e collezioni di enti e di privati in tutto il mondo. Sono stati, Canaletto e Bellotto, tra i primi e certamente i più noti esponenti del cosiddetto vedutismo, genere pittorico nato a Venezia nel primo Settecento. Molti loro schizzi (“scaraboti”) e disegni preparatori, a matita e penna su carta, sono arrivati fino a noi e sono conservati, raccolti in quaderni, in vari musei, tra cui le Gallerie dell’Accademia a Venezia.

La camera oscura portatile in legno appartenuta secondo alcuni studiosi a Canaletto. Si può vederla all'ingresso della mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, alle Gallerie d’Italia in Piazza della Scala a Milano.

Come porsi, dunque, di fronte alla legittimità e opportunità dell’uso intensivo della camera obscura da parte di quei pittori? Si tratta semplicemente di un utile strumento ausiliario o è invece una criticabile pratica tecnica che, se applicata in modo pedissequo nella realizzazione dei dipinti, minaccia di ostacolare e compromettere la creazione artistica, esponendo così il pittore al rischio di vedersi relegato nell’angusto e sgradito ruolo esecutivo di “geometra dell’ufficio tecnico”?

Per rispondere a questa domanda, serve forse chiedersi perché  alcuni pittori, soprattutto settecenteschi, abbiano sentito l’esigenza di utilizzare la camera obscura, o camera ottica. La risposta molto probabilmente va cercata nel clima culturale dell’epoca di cui stiamo parlando: con l’Illuminismo, infatti, si impone un nuovo sguardo sulla realtà, più oggettivo, più scientifico e l’esattezza della rappresentazione pittorica del paesaggio è solo uno dei campi in cui questa nuova visione del mondo si manifesta.

Questa tematica complessa, di cui cercheremo di fornire qualche utile elemento di conoscenza e di riflessione, colpisce immediatamente il visitatore della bella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, alle Gallerie d’Italia in Piazza della Scala a Milano. Nelle quasi cento opere in mostra si possono ammirare le precise rappresentazioni (quanto precise effettivamente siano, tra poco lo scopriremo) di palazzi e canali, campi (nel senso veneziano della parola) e piazze di città del centro Europa, campagne e scorci di ruderi dell’antichità talmente dettagliate da sembrare fotografie, il tutto sempre sapientemente illuminato da luci oblique e radenti, perfettamente adatte a scolpire la tridimensionalità degli edifici. Per meglio comprendere il senso di queste immagini si rende necessario, però, un salto indietro nella storia della scienza e della tecnica.

La conquista della prospettiva

Nel corso degli ultimi tre millenni, non sono mancati studi teorici e sperimentazioni pratiche per cercare di risolvere un problema, sia concettuale, sia concreto: quello della rappresentazione della realtà tridimensionale su una superficie piana, bidimensionale. Problema che stava a cuore a due categorie apparentemente assai distanti tra loro di esseri umani: i matematici e i pittori, vale a dire, in un senso più ampio, gli scienziati e gli artisti.

Precisiamo, per quanto possa sembrare a questo punto scontato, che stiamo parlando di “prospettiva” e di “geometria proiettiva”. Nelle prime testimonianze visive arrivate fino a noi, quelle raffiguranti scene di caccia rinvenute nei dipinti rupestri delle grotte paleolitiche, i nostri antenati non sembrano essere stati sfiorati dal desiderio di suggerire un senso di profondità alle loro immagini. Occorre quindi fare un balzo temporale in avanti di parecchi millenni per vedere qualche tentativo di rappresentazione prospettica del reale: in qualche disegno di epoca egizia, duemila anni prima di Cristo, appaiono molto timidamente i concetti della similitudine e della prospettiva, con edifici rappresentati in pianta e alzato, per quanto, a dire il vero, la maggior parte delle immagini egizie giunte fino a noi raffigurino piuttosto una realtà prevalentemente bidimensionale (di profilo). Nemmeno l’epoca della cultura Assiro Babilonese sembra sentire l’urgenza di descrivere un mondo a tre dimensioni e, ad esempio, i bassorilievi di leoni e altri animali presenti sulle pareti della Porta di Ishtar (sec. VI a.C.), conservata al Pergamon Museum di Berlino, ci appaiono nella loro fissità, isolate e di profilo su uno sfondo uniforme, privo di profondità. In estremo oriente la prospettiva, almeno a livello di studi teorici, sembra far capolino solamente in un trattato cinese per la determinazione delle ombre del IV secolo a.C., ma risalente secondo alcuni storici addirittura al 1100 a.C.

Ma è solo con i grandi matematici greci che inizia uno studio rigoroso delle regole di rappresentazione geometrica dello spazio. Spicca tra tutti il nome di Euclide, vissuto ad Alessandria (allora una colonia greca) a cavallo tra quarto e terzo secolo a.C., noto per la sua imponente opera Elementi grazie alla quale è passato alla storia della matematica.  Nell’Ottica, suo meno noto trattato, Euclide pone invece le fondamenta della geometria descrittiva, chiamata poi, a partire dal diciannovesimo secolo, “geometria proiettiva”.

Proseguendo nella nostra carrellata storica, la civiltà romana sembra da un lato orientata alla sperimentazione pittorica, dall’altro lato alla teorizzazione. Sul versante pratico, attraverso dipinti e mosaici (ad esempio nel mosaico pompeiano di Alessandro alla battaglia di Isso), si assiste alla rappresentazione della tridimensionalità, pur essendo chiaro che non era ancora maturata una consapevolezza precisa delle regole della convergenza verso un unico punto. Dall’altro lato, quello più teorico, attraverso gli scritti di Vitruvio (architetto e scrittore del primo secolo a.C.) si approfondiscono i problemi legati alla scenografia e alla rappresentazione degli edifici.

Il più antico disegno pubblicato noto di una camera oscura si trova nel trattato "De Radio Astronomica et Geometrica" (1545) del medico, matematico e costruttore di strumenti olandese Gemma Frisius (nato Jemme Reinerszoon), in cui l'autore descrive ed illustra come ha usato la camera oscura per studiare l'eclissi solare del 24 gennaio 1544.

Prima di arrivare al Rinascimento italiano, nel XIV secolo, durante il quale architetti/pittori/matematici, da Filippo Brunelleschi a Leon Battista Alberti e da Piero della Francesca fino a Leonardo da Vinci, applicando rigorosi metodi matematici hanno definito in maniera fino ad allora sconosciuta le regole della prospettiva, è necessario menzionare altri studiosi medievali che li hanno preceduti. Tra questi vale la pena ricordare in particolar modo lo scienziato/filosofo arabo Al-Kindi (IX secolo) e soprattutto  il matematico, fisico, medico e filosofo Alhazen (XI secolo), nato a Bassora ma trasferitosi presto al Cairo. A quest’ultimo, autore del trattato in sette volumi sull’Ottica Kitab al-Manazir, tradotto in latino da Gherardo da Cremona nella seconda metà del XII secolo, sono attribuite le prime osservazioni relative al passaggio dei raggi di luce attraverso un foro e al loro viaggiare in linea retta senza mai confondersi, generando su una superficie, posta al di là del piano contenente il foro, immagini rovesciate direttamente corrispondenti alle forme degli oggetti dai quali la luce proviene.

Bellissime scientifiche finzioni

Si tratta esattamente della descrizione del principio della camera obscura (o camera oscura, detta anche camera ottica) strumento che finalmente ci porta a parlare del lavoro di Bellotto e Canaletto, noti soprattutto per le vedute di Venezia, ma attivi anche in altre città d’Italia e d’Europa visitate durante viaggi di lavoro o in alcuni casi diventate luogo di residenza (Roma, Firenze, Verona, la Lombardia, Londra, Dresda, Vienna, Monaco di Baviera, Varsavia). All’ingresso della mostra delle Gallerie d’Italia di Milano (visitabile fino al 5 marzo), il primo oggetto che ci accoglie, racchiuso entro una teca trasparente, è proprio una camera oscura portatile in legno appartenuta forse (ma secondo alcuni studiosi probabilmente no) a Canaletto. Il primo quadro della mostra, una tela di Canaletto, è il Campo Santi Giovanni e Paolo (circa 1738), di cui sono arrivati a noi anche gli schizzi preparatori (visibili in mostra su un monitor), fatti certamente con l’ausilio di una camera obscura.

Schizzi preparatori per la tela Campo Santi Giovanni e Paolo (circa 1738) di Canaletto.

Quello che colpisce a prima vista nel quadro è una precisione e un apparente realismo “di qualità fotografica”, ma un confronto diretto con quell’angolo di Venezia, tutt’oggi conservato quasi esattamente come all’epoca del dipinto, permette di scoprire che l’artista ha, sì, operato partendo da una ricognizione fatta per mezzo della camera ottica, ma ha anche arbitrariamente spostato il suo punto di osservazione tra uno schizzo e l’altro, tra una seduta di disegno e l’altra. Così facendo, ma ricomponendo con maestria più “riprese” fatte da punti di osservazione distinti, come dimostrato nel 1959 dallo storico dell’arte e massimo studioso della prospettiva Decio Gioseffi, Canaletto crea l’illusione di un punto di vista unico, più lontano, ma oggettivamente impossibile da realizzare nella pratica per la presenza di edifici al di qua del canale, il Rio dei Mendicanti, che si trova in primo piano nel quadro. Nelle parole della curatrice della mostra, Bożena Anna Kowalczyk: “un’immagine altamente sofisticata, irreale nelle proporzioni dei monumenti e nelle distanze, ma di grande bellezza.”

E qui torniamo alla domanda con cui abbiamo aperto l’articolo: per rappresentare la realtà del mondo preferiamo un pittore o un topografo, un artista o un geometra? La risposta, visti i risultati e soprattutto considerati i procedimenti e le strumentazioni utilizzate, sembra essere meno netta del previsto. Svelato il mistero dell’utilizzo “creativo” di uno strumento di conoscenza oggettiva come la camera ottica opteremmo per un tipo particolare di artista, come appunto Bellotto e Canaletto, che abbia fatta sua un’impostazione come quella qui ben descritta:

“Quelli che s’innamorano della pratica senza la scienza, sono come i nocchieri che entrano in naviglio senza timone o bussola, che mai hanno certezza dove si vadano. Sempre la pratica dev’essere edificata sopra la buona teorica, della quale la prospettiva è guida e porta, e senza questa nulla si fa bene” . Leonardo da Vinci – Trattato della Pittura, parte seconda - 77. Dell'errore di quelli che usano la pratica senza la scienza.

 

Cover: Antonio Canal, detto il Canaletto, Campo santi Giovanni e Paolo, 1738 ca, olio su tela, 46,4x78,1 cm, Londra, Royal Collection. Prestato da Sua Maestà Elisabetta II e visibile nella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, dal 25 novembre 2016  al 5 marzo 2017 alle Gallerie d’Italia, Piazza della Scala, Milano.